Павлов И.Н. Инженер по направлению подготовки Химическая технология энергонасыщенных материалов и изделий. Введение в специальность



  • разное
  • doc
  • 1.88 МБ
  • скачан 82 раза
  • добавлен 28.10.2011

СТП 12 400 - 2004

Федеральное агентство по образованию

Бийский технологический институт (филиал)

государственного образовательного учреждения

высшего профессионального образования

«Алтайский государственный технический университет

имени И.И. Ползунова»

И.Н. Павлов, И.В. Космина

ИНЖЕНЕР ПО НАПРАВЛЕНИЮ ПОДГОТОВКИ

«ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ

ЭНЕРГОНАСЫЩЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ».

ВВЕДЕНИЕ В СПЕЦИАЛЬНОСТЬ

Допущено научно-методическим советом БТИ АлтГТУ
для внутривузовского использования в качестве
учебного пособия

по курсу «Введение в специальность»

для студентов специальностей 240706 «Автоматизированные
производства химических предприятий», 240702 «Химическая
технология полимерных композиций, порохов и твердых ракетных
топлив», 240701 «Химическая технология органических соединений азота», 240703 «Технология энергонасыщенных материалов
и изделий» всех форм обучения

Бийск

Издательство Алтайского государственного технического университета

им. И.И. Ползунова

2008

УДК 662.1/.4 (075.8)

Рецензенты:

к.т.н., профессор, завкафедрой ХТВМС
БТИ АлтГТУ И.С. Кононов;

д.х.н., замдиректора по научной работе ИПХЭТ
СО РАН С.Г. Ильясов

Работа подготовлена на кафедре
«Технология химического машиностроения»

Павлов, И.Н.

   

Инженер по направлению подготовки «Химическая технология энергонасыщенных материалов и изделий». Введение в специальность:  учебное пособие / И.Н. Павлов, И.В. Космина; Алт. гос. техн. ун-т, БТИ. – Бийск: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 2008. – 173 с.

В учебном пособии рассмотрены основы инженерного дела, приведены сведения о знаниях, необходимых инженеру, изложены общие подходы по подготовке инженера в высшем учебном заведении, даны инженерные основы технологии, рассмотрены свойства инженера и решаемые инженерные задачи. Учебное пособие содержит краткие исторические сведения развития производства взрывчатых веществ и школы по подготовке специалистов. Учебное пособие предназначено для студентов специальностей 240706 «Автоматизированные производства химических предприятий», 240702 «Химическая технология полимерных композиций, порохов и твердых ракетных топлив», 240701 «Химическая технология органических соединений азота», 240703 «Технология энергонасыщенных материалов и изделий» всех форм обучения.

УДК 662.1/.4 (075.8)

Рассмотрено и одобрено на заседании научно-методического
совета Бийского технологического института
Протокол № 6 от 24 апреля 2008 г.

© И.Н. Павлов, И.В. Космина , 2008

© БТИ АлтГТУ, 2008

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………….. 4

1 ИНЖЕНЕРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ        

1.1 Овладение знаниями        

1.2 Фактические знания инженера        

1.3 Техническое образование в России        

1.4 Подготовка инженера в высшем учебном заведении        

1.5 Научные и инженерные основы технологии        

1.6 Основные свойства инженера        

1.7 Квалификация инженера        

1.8 Инженерные задачи        

1.9 Инженерное дело на практике        

1.10 Учебный план подготовки инженеров        

2 ПРОИЗВОДСТВО ЭНЕРГОНАСЫЩЕННЫХ  МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ        

2.1 История возникновения и развития энергонасыщенных материалов и изделий        

2.2 Открытие бризантных взрывчатых веществ        

2.3 История создания отечественных ракетных зарядов        

2.4 История развития и совершенствования производства отечественных боеприпасов        

2.5 История высшей школы по подготовке специалистов для отечественной пороховой промышленности        

2.6 Классификация взрывчатых веществ        134

2.7 Химия и технология получения бризантных ВВ        

Литература        

ВВЕДЕНИЕ

Учебная дисциплина «Введение в специальность» является одной из первых, начинающих подготовку специалистов по специальностям: 240706 «Автоматизированные производства химических предприя-тий», 240702 «Химическая технология полимерных композиций, порохов и твердых ракетных топлив», 240701 «Химическая технология органических соединений азота», 240703 «Технология энергонасыщенных материалов и изделий» всех форм обучения.

Целью дисциплины является знакомство студентов с организацией учебного процесса при подготовке специалиста, с основами инженерного дела, с ролью инженера в развитии технологии, с предприятиями химической технологии энергонасыщенных материалов и изделий и их машинно-аппаратурным оформлением.

Задачи дисциплины состоят в изучении:

организации учебного процесса в высшем учебном заведении;

научных и инженерных основ технологии;

роли инженерного дела в современной технологии;

роли вуза в подготовке инженера для химической промышленности;

охраны окружающей среды и труда на предприятиях химической промышленности;

основ классификации технологических процессов химических производств;

состава и работы машинно-аппаратурных схем основных видов химических производств.

Выпускник по данной специальности может выполнять следующие виды профессиональной деятельности:

организационно-техническую;

производственно-управленческую;

экспериментально-исследовательскую;

проектно-конструкторскую.

1 ИНЖЕНЕРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

1.1 Овладение знаниями

Быстрое развитие новых научных направлений, глубокое проникновение науки в производство, создание новых отраслей промышленности, непрерывное совершенствование технологии производства и оборудования существенно изменяют характер инженерной деятельности  труд инженера является творческим. Навыки творческой работы необходимо приобрести в процессе обучения в вузе.

Ученье  это умственный труд, требующий больших усилий и волевого напряжения. Для успешного выполнения этого труда необходимы организованность, дисциплинированность, аккуратность, четкость, настойчивость, умение преодолевать трудности. Только при сознательном и активном усвоении знаний можно развить широкий кругозор, выработать умение самостоятельно овладевать знаниями, совершенствовать и развивать умственные способности, наклонности и интересы.

Если механически заучивать материал, не овладев соответствующими представлениями, понятиями и законами, будет очень трудно усваивать содержание изучаемых курсов и применять полученные знания к решению теоретических и практических задач.

Важное место в системе обучения в вузе принадлежит лекциям, в которых раскрываются основные положения изучаемого курса. Лекции помогают студентам понять и освоить материал курса.

Многолетний опыт доказывает, что чрезвычайно полезным является конспектирование лекций. Однако нецелесообразно стремиться записывать все, как можно полнее и подробнее. Конспектировать необходимо лишь существенное: основные положения, их доказательства, важнейшие факты и примеры, приводимые для обоснования положений, выводы, формулы.

Процесс конспектирования помогает сосредоточению внимания на материале лекций: перечитывание конспекта способствует как выделению основного, так и быстрому восстановлению в памяти подробностей. Однако восстановить в памяти подробности лекции по чужому конспекту, естественно, невозможно. Углубленная проработка материала курса требует самостоятельного изучения учебников, учебных пособий, монографий, статей. Учебник является одним из важнейших источников знания.

Развитию творческих способностей у студентов способствуют лабораторные и практические занятия, выполнение индивидуальных
заданий. Здесь студенты имеют возможность проявить свои способности при решении конкретных технических задач. Важным условием эффективности этой работы является сознательность студентов, прочные накопленные знания, инженерная интуиция и прозорливость, целеустремленность, способность студентов в заданные сроки дать правильное решение.

Нередко при выполнении индивидуальных заданий среди студентов обнаруживаются настоящие таланты.

Так, профессор, лауреат Ленинской премии В.И. Феодосьев, учась на втором курсе МВТУ им. Баумана, получил по курсу «Сопротивление материалов» задание по расчету пружины. В.И. Феодосьев развил эту задачу, защитив дипломную работу на тему «О расчете трубок Бурдона». Продолжая работать в избранном направлении, год спустя, он защитил кандидатскую диссертацию, а в 27 лет стал доктором технических наук.

Чтобы специалист, закончивший вуз, мог ориентироваться во все возрастающем объеме знаний, он в стенах института должен получить правильное представление о масштабах современной науки и техники и путях их развития, должен научиться творчески мыслить, самостоятельно работать, уметь на протяжении всей жизни пополнять свои знания.

Жизнь выдающихся ученых и инженеров показывает, что способность к творческому труду у них в большинстве случаев проявлялась уже в годы учебы. Всему миру известны самолеты, генеральным конструктором которых является Андрей Николаевич Туполев. Но немногие знают, что свой путь в авиацию Андрей Николаевич начал в студенческие годы. Он был активным членом первого студенческого научно-технического кружка по воздухоплаванию, организованного отцом русской авиации проф. Н.Е. Жуковским в МВТУ в 10-х годах
XX в. Здесь А.Н. Туполев принимал участие в постройке планера, летал на нем. В воздухоплавательном кружке Киевского политехнического института начал свой путь в науку выдающийся конструктор космических кораблей, академик Сергей Павлович Королев. Первые самостоятельные полеты он совершил в 1925 г. в Киеве на планере «КПИ–3 учебный», изготовленном при его участии.

Высшая школа предоставляет возможности каждому студенту в меру его способностей и желания овладевать навыками творческого научного исследования и применять это умение на практике. В вузах получили распространение такие формы научно-исследовательской работы студентов, как семинары, участие в научных исследованиях, проводимых кафедрами, проблемными и отраслевыми лабораториями; выполнение лабораторных работ, реальных курсовых и дипломных проектов с элементами научных исследований, участие в работе студенческих проектных, конструкторских и технологических бюро.

Опыт показывает, что практика на предприятиях также может использоваться для приобретения студентами навыков не только в производственной, но и в научно-исследовательской работе. Особенно эффективно участие студентов в экспериментальных работах в лаборатории, в расчетных и проектно-конструкторских работах.

Тема научного исследования студента может быть определена научным руководителем  преподавателем; студент может быть участником темы, выполняемой сотрудниками кафедры и лаборатории. Однако студент может определить самостоятельно тему творческой работы на основе изучения данной отрасли науки, запросов производства. Но во всех случаях тема исследования должна быть избрана студентом по собственному желанию на основе глубокого интереса и стремления исследовать поставленный вопрос, студент должен быть искренне увлечен темой предстоящей работы.

Проработка темы начинается с собирания и изучения литературных источников и других материалов. Необходимо знать, что сделано по данному вопросу в прошлом другими исследователями, знать соседние области смежных наук. Результатом проработки имеющихся материалов является изложение состояния исследуемого вопроса и выявление конкретных научных задач, которые будут разрешаться в исследовании.

На основе собранного фактического материала и теоретической проработки предварительно следует сделать предположение об ожидаемых  закономерностях, связывающих факторы изучаемого явления, т.е. разработать гипотезу, которая далее служила бы руководящей идеей. Гипотеза должна соответствовать всем фактам, которые явились исходными для ее разработки, и обладать высокой степенью вероятности. Важным этапом исследования является эксперимент. Он означает научно поставленный опыт, когда исследователь воспроизводит и наблюдает процесс, регистрирует величины, характеризующие его при задаваемых изменениях влияющих на него факторов. Эксперимент сводится к нахождению зависимости между значениями этих показателей.

При традиционном подходе усилия экспериментатора направлены на изучение влияния одного из факторов на исследуемый процесс при других фиксированных. Последовательное изучение различных сочетаний действующих факторов позволяет сделать определенные выводы о взаимосвязях и общих закономерностях изучаемой системы. Проведение такого однофакторного эксперимента является трудоемким. В связи с этим переход к многофакторному эксперименту является эффективным. В этом случае, используя методы математической теории эксперимента, проводится исследование при одновременном изменении ряда независимых переменных и определяется аналитическое описание изучаемого процесса на основе минимального числа опытов. При проведении опытов необходимо обращать внимание на исправность и тщательность установки аппаратуры. Экспериментатор должен не только ясно представлять теорию действия измерительных приборов и аппаратуры, но и уметь создавать необходимые для своего исследования установки.

Весьма существенной частью исследования является обработка результатов экспериментов и их анализ. На первом этапе обработки экспериментальных данных во многих случаях ограничиваются установлением качественной зависимости без установления связи в виде математического уравнения. Для установления такой связи полезным является графический метод обработки результатов экспериментов, который заключается в построении по опытным данным графика зависимости между исследуемыми величинами. Изучение характера полученных кривых является первым этапом обработки данных. Затем находятся математические уравнения связей между исследуемыми величинами. На базе анализа полученных зависимостей выводится суждение о характере влияния различных факторов на процесс, и даются научно обоснованные рекомендации по его эффективному применению на практике. 

Исследования по техническим наукам, как правило, должны приводить к результатам, которые целесообразно использовать в производстве. Это может быть новый метод расчета машин, технологических процессов, инструментов; новая, более рациональная схема процесса, оборудования, инструмента; научно обоснованный проект новых конструкций машин и механизмов и др.

Получение новых научных результатов  процесс длительный, требующий напряженной творческой работы, использования накопленных знаний для понимания сложных явлений, исканий, размышлений, развития идей, критического анализа полученных данных, пытливости и энтузиазма. Никакие книги, пособия и советы не помогут в подготовке к творческой работе тому человеку, у которого имеются недостатки в подготовке как специалиста в конкретной области знания. Идеи и замыслы не появляются неожиданно, они вынашиваются в сознании постепенно, только благодаря труду, в процессе систематической работы.

1.2 Фактические знания инженера

Физические науки. Физические науки, особенно физика и химия, составляют существенную часть инженерного образования. Вот почему в программе обучения инженеров существуют несколько курсов физических наук. Для того чтобы разработать комплекс приборов, устройств и технологических процессов, инженер должен хорошо знать свойства материалов, законы движения и поведения жидкостей, превращения энергии и многое другое. Знание основ физических наук лежит в основе инженерной технологии.

Инженерная технология. Знания, необходимые инженеру, не ограничиваются физическими науками. Если он собирается решать сложные проблемы, то должен быть хорошо знаком с отраслью знаний, именуемой инженерной технологией. Остановимся на двух наиболее важных частях этой области знаний: прикладные знания физических наук и систематизированные эмпирические знания.

Знания, касающиеся того, где и как применить те или иные научные принципы, обеспечивают применение науки на практике. Но для того, чтобы успешно применять науку для решения практических задач, недостаточно знать только ее основы. Врач, например, для успешного диагностирования болезней своих пациентов должен знать гораздо больше, чем только основы физиологии и химии. Вот почему учащиеся старших курсов медицинских вузов обязательно должны проходить врачебную практику в клиниках и больницах. Там они учатся применять знания, которые получили в вузе. Точно так же между порой овладения основами физических знаний и практическим созданием приборов, полезных обществу, проходит несколько лет. Учеба в вузе должна стать мостом, соединяющим эти два периода. После того, как студент изучил основы физических наук, он переходит к слушанию курсов лекций, посвященных применению этих основ на практике. Так, например, курс, посвященный анализу и синтезу электрических цепей, основан на изученных студентом разделах электричества (заряды, электромагнитные волны, потоки электронов и др.).

Инженерная технология имеет и другую важную грань – накопление эмпирических знаний о приборах, устройствах и процессах. Трудно представить себе инженерное сооружение, полностью созданное только на основе научных принципов. Каждый инженер при проектировании использует свои знания, опыт, изобретательность. Существуют идеи, которые хотя и не имеют под собой глубокой научной основы, испытаны многолетним применением на практике. Именно они и составляют основу тех эмпирических знаний, на которые так широко полагаются современные инженеры. Будущие инженеры знакомятся с этими знаниями при подготовке курсовых проектов на младших и особенно на старших курсах.

На старших курсах студенты, как правило, начинают изучение своей специальности. Это в основном курсы технологии, которыми различаются отрасли инженерного дела. Студенты, намеревающиеся стать инженерами-электриками, изучают электрические машины, средства связи, электростанции, распределительные устройства и др.; на факультетах гражданского строительства изучают проектирование и строительство зданий, сооружение систем водоснабжения, канализации, планировку города и др. Точно так же специальные курсы читают студентам других факультетов.

Хотя главное место в инженерном образовании занимает специализация, многие проблемы, с которыми инженер встретится на практике, потребуют от него знаний других областей инженерного дела. Так, проектирование химического производственного процесса потребует от инженера-химика знаний инженера-электрика, строителя и механика. Инженеру часто придется работать бок о бок со специалистами других профессий. Вот почему студентам необходимо прослушать также курс инженерной технологии, не касающейся непосредственно их специальности. Например, механики изучают основы электротех-ники.

Другие знания. Знания квалифицированного инженера должны быть шире знакомства с физическими науками и инженерной технологией. Он обязан знать экономику, основы управления производством, юриспруденцию, торговлю, трудовые взаимоотношения, психологию и социологию. Эти обширные знания необходимы инженеру по следующим причинам:

1) Инженер должен хорошо знать экономику своей специальности. Он должен разбираться в вопросах себестоимости, ценообразования, оборотном капитале, амортизации и других экономических категориях. Инженеру приходится решать экономические проблемы, и для эффективного их решения он должен быть хорошим экономистом.

2) Инженер должен сотрудничать со специалистами других областей, например, экономистами, бухгалтерами, юристами, социологами, психологами, профсоюзными деятелями. Он должен знать, какую помощь от них он может получить, уметь вести с ними профессиональный разговор.

3) Инженер не только улучшает технологию, но сотрудничает и в смежных областях. При установке автоматов, разработанных инженером, на фабриках и ЭВМ на предприятиях могут возникнуть экономические и социальные проблемы, участием в решении которых инженер не должен пренебрегать. Автоматизация производства зачастую вызывает реорганизацию предприятия, изменения в перечне и численности рабочих. Вот почему немалую часть времени в образовании инженера занимает изучение общественно-политических наук (философии, социологии, экономики, истории, языка и др.).

1.3 Техническое образование в России

В отечественной истории высшего технического образования
в 2001 году произошло знаменательное событие: 25 января (14 января по старому стилю) инженерному образованию в России исполнилось 300 лет.

Именно в этот день 300 лет назад, в 1701 году, молодой русский царь Петр I издал указ «Об учреждении в Москве первой в России школы математических и навигацких, то есть мореходных хитростей искусств учения». «Школа оная потребна не токмо к единому мореходству и инженерству, но и артиллерии и гражданству к пользе» – подчеркивалось в указе.

Таким образом, осознавая всю важность образования для развития Российского государства, Петр Великий претворил в жизнь идею об устройстве в России учебных заведений по подготовке необходимых государству специалистов. Предыстория этого важного события такова.

Во время поездки в Англию царь Петр I принял на службу трех молодых англичан: профессора Абердинского университета (Шотландия), математика, знатока морских наук Эндрю Фарварсона и двух молодых выпускников математической школы Лондонского госпиталя, опытных навигаторов Христа Стефана Гвина и Ричарда Грейса. Кстати, Э. Фарварсона можно по праву назвать первым русским профессором математики, т.к. он остался жить в России до конца своей жизни, изучил русский язык и написал ряд книг по математике, геодезии, картографии, астрономии.

В создании школы принимали деятельное участие и русские. При помощи дьякона Алексея Александровича Курбатова школа обосновалась в здании Сухаревской башни и первые годы существовала под руководством дьякона. В число преподавателей школы вошел и Леонтий Филиппович Магницкий, сын крестьянина Тверской губернии, который самостоятельно обучился грамоте, а затем закончил Славяно-греко-латинскую Академию. Кстати, фамилию «Магницкий» ему дал сам Петр I в знак уважения за его стремления к знаниям.

Впоследствии Магницкий издал знаменитый учебник «Математика», который пользовался успехом более 50 лет и вызвал интерес к изучению математики у М. Ломоносова. Магницкий помогал и Э. Фаворскому в переводах на русский язык иностранной физико-математической литературы.

По тем временам Школа была первым и самым крупным учебным заведением в Европе. Она являлась прообразом учебного технического заведения в России. Газета «Ведомости» от 2 января 1703 года отмечала в этой связи: «Повелением его Величества московские школы умножаются. В математической штюрманской школе больше 300 человек учатся и добре науку приемлют». Петр I внимательно следил, чтобы навигацкая школа не знала нужды в оборудовании и учебных пособиях. Уже к 1715 году Школой математических и навигационных наук было подготовлено около 1200 специалистов. Из ее стен вышли многие выдающиеся моряки, строители, ученые, инженеры. Выпускники Школы проявили себя во время знаменитого морского сражения при Гангуте (1714 г.), участвовали в экспедиции Беринга, открывшего пролив между Азией и Америкой. Выпускниками Школы были известные мореплаватели А. Чириков, открывший северо-западную оконечность Америки, братья Лаптевы, адмирал Н. Синяев, историк В. Татищев, архитектор И. Мичурин, знаменитый механик А. Нартов и многие другие. Силами выпускников Школы были подготовлены материалы для географической карты Сибири, первый атлас Российской империи, создан проект строительства дороги Москва  Санкт-Петербург.

С 1715 года Школа была переведена в Санкт-Петербург и преобразована в Морскую Академию, а в 1752 году ликвидирована, при этом ее старшие классы слились с Морской Академией, которая преобразовалась в Морской кадетский корпус. После Октябрьской революции на его базе было организовано Высшее морское училище им. М. Фрунзе.

Заслуга Петра I состоит еще и в том, что после открытия этой Школы он начал создавать по всей России сеть цифирных школ (около 40). Так были организованы Артиллерийско-инженерная школа, Московская инженерная школа. В 1707 году созданы аптекарская и хирургические школы. Затем с 1703 по 1715 годы появились высшие артиллерийские школы в Воронеже, Ревеле, Риге, Кронштадте. А в 1713 году была организована Петербургская инженерная школа.

Значение создания Школы математических и навигацких наук в истории Российского инженерного образования трудно переоценить. Школу по праву можно считать первым высшим техническим учебным заведением в России. В письме к директору Школы Ф.А. Апраскину от 3 августа 1708 года Петр I писал: «Сами можете видеть, какая в том есть польза, что не только морскому ходу нужна сия школа, но и артиллерии и инженерству».

Первый технический вуз в России. В первой четверти ХVIII века Петр I дал мощный импульс развитию образования в России, удачно заложил основы профессиональной системы образования. Во второй половине XVIII века в Российской империи началось бурное развитие промышленности, особенно горного дела на Урале. Нужны были специалисты высокой квалификации. Приглашение в Россию инженеров-иностранцев дорого обходилось государственной казне. Поэтому группа башкирских рудопромышленников во главе с Исмаилом Тасимовым обратилась в Берг-Коллегию (орган руководства горнорудной промышленностью) с предложением о создании училища по подготовке горных специалистов. Сенат одобрил это предложение и представил императрице Екатерине II доклад «Об учреждении Горного училища при Берг-Коллегии», который она утвердила.

Торжественное открытие состоялось 28 июня 1774 года и было приурочено ко дню восшествия на престол императрицы.

С этой даты идет отсчет времени создания первого технического вуза в России. Училище разместилось на Васильевском острове. Учебный процесс в Горном училище сочетал в себе все необходимые для того времени теоретические и практические занятия. Так, по инициативе первого директора училища М.Ф. Соймонова, во дворе вуза был построен «примерный рудник», который позже стал составной частью первого отечественного Горного музея в Петербурге. Параллельно с занятиями ведущие преподаватели проводили научные исследования, привлекая к ним лучших студентов.

Дальнейшее развитие горного дела в России требовало все большего числа инженеров, поэтому с годами вуз претерпевал изменения. Если при создании училища насчитывалось всего 23 студента, то через 10 лет их насчитывалось уже 60. Немалую лепту в развитие Горного училища внесли его директора. Это тайный советник, сенатор
А.В.  Алябьев, которого назначил император Павел I, генерал от артиллерии, сенатор А.Н. Корсаков, который преобразовал Горное училище в Горный кадетский корпус. Это Е.В. Мечников, который продолжил улучшение развития учебной программы
вуза. Именно в период его руководства (18171824 гг.) как никогда возросла популярность Горного кадетского корпуса среди молодежи, ибо этот вуз выпускал не только талантливых инженеров, но и видных деятелей русской литературы и искусства.

А в 1833 году уже при новом директоре Е.Н. Корнееве сам император Николай I утвердил положение и устав с новым названием
Институт Корпуса горных инженеров, который в его царствование больше походил на военно-учебное заведение, чем на технический институт. И только при правлении императора Александра II утвердили новый устав. С 1866 года Горный институт стал открытым высшим техническим заведением с 5-летним сроком обучения.

Предметная система образования и другие особенности Горного института вызвали интерес в других вузах страны. Распространению этой системы способствовали изданные в августе 1905 года «Временные Правила об управлении высшими учебными заведениями ведомства Министерства народного просвещения» (это был один из наиболее демократичных руководящих документов высшей школы).

Трехсотлетние традиции высшей технической школы России развивались в тесной связи с естественными факультетами университетов. Это повышало теоретический уровень обучения, способствовало выпуску энциклопедически образованных специалистов и привело к отказу от узкопрактического подхода к подготовке инженеров.

Первые технические университеты появились в 6070-х годах ХХ столетия. В настоящее время система университетского технического образования в России объединяет более 103 технических университетов с контингентом студентов дневного обучения более 330 тыс. В технических университетах работают более 62 тыс. человек профессорско-преподавательского и научного состава, в числе которых более 5 тыс. докторов наук, 45 тыс. кандидатов наук.

Нынешние выпускники технических университетов обладают не только высоким уровнем инженерной культуры, но и соответствуют высокому уровню социально-психологической и физической культуры человека.

Технические университеты – именно та форма высшего учебного заведения, которая призвана готовить кадры для возрождающейся промышленности нашей страны.

1.4 Подготовка инженера в высшем учебном заведении

Технические вузы служат для подготовки инженеров. На современном этапе приходится наблюдать снижение уровня образования, в том числе инженерного. Причиной тому служит и малый спрос на высокую квалификацию. Несомненно, что при высоком уровне требований труд инженера ценится выше, а достигается это прежде всего системой жесткой конкуренции. Но с ростом массовости инженерной профессии это ведет к вакансиям в ряде профессий при безработице в других. Основополагающей линией в подготовке специалиста является компонента, которая постепенно потеряла свои позиции в нашем отечественном образовании. Это практическая подготовка будущего инженера. Умение делать. Ведь стоит почти 100 лет мост через Обь, а знали тогда инженеры поменьше нынешних. Что надо было знать? Поведение грунтов, расчеты балок, ферм, влияние нагрузок. Учат этому и сейчас, причем более глубоко, чем прежде, а мосты – хуже. Может мало дают науки, слабы требования? В технических вузах в прошлом подготовка была глубока и фундаментальна. Готовить специалистов следует на основе передовых научных исследований и приоритетных опытно-конструкторских работ. Именно так строилось инженерное образование первой трети века.

Основным документом, по которому ведется подготовка инженера в вузе, является учебный план. Это совокупность «технических наук». Каждая из них описывает механизмы (устройства) определенного класса, их принципы работы и расчет. Науки большего и не могут, они трактуют об обнаруженном, описывают его. Следовательно, даже выпускник технического университета учится повторять известные (пусть самые лучшие!) типы устройств, машин, техпроцессов. Конечно, наука движется и есть источники обновления. Ведь техника – это приложение науки.

Технология (методы инженерии) представляет не фундаментальный тип знания, а некий другой тип, который тысячелетия создавал определенный уровень технического прогресса. Если бы человечество ограничило бы себя лишь объяснимыми с научной точки зрения технологиями, то оно сошло бы со сцены много лет тому назад.

Значит, требуется опыт. Ну, конечно же, любой производственник скажет, что выпускник вуза «зеленый». Современное инженерное дело развивалось исторически на  основе двух достижений. Одно – это совершенствование специалистов – создателей приборов, устройств и технологий практического применения, другое – рост объема научных знаний, так как инженеру надо получать результат «здесь и сейчас», инженерная деятельность не может полагаться исключительно на науку, быть только ее применением. Инженер помимо этого использует опыт предшественников и практическое знание.

Опыт предшественников приходит через ознакомление с отчетами, техдокументацией и, конечно, из фондов научно-технических, из книг, несущих информацию о прогрессе техники, и т.д. А ведь в технике ценность фондов библиотек убывает с годами медленно. В учебниках сегодняшнего дня есть рабочие ссылки на книги и статьи середины 30-х годов. В справочниках – на начало века. За рубежом старые фонды научной и, в особенности, технической литературы становятся объектами возрастающего интереса. Возникает вопрос, как в условиях, когда инженерство стало массовым, передать без потерь, в условиях беднеющих фондов памяти библиотек, основы опыта предшественников и повседневной практики инженерного дела всем и каждому, кому выпадет стать инженером.

Что же должен знать будущий инженер? Конечно же, ему нужен опыт. Чтобы передать будущим инженерам основы инженерного дела, надо иметь в нем хороший опыт, опыт разработок с выходом на массовое производство. Работа инженера, конечно, не сводится к разработчику, но функция проектировщика была и есть в технике ведущая.

Одного опыта мало, нужно его осознание и критический анализ. Нужно знание мирового инженерного опыта возможных подходов и приемов в работе инженера.

Для системного образования нужен анализ сверху, понимание места техники, инженерного дела в общественном разделении труда, знание взаимоотношений «наука-техника», истории техники, ее идей, связей технических систем, знание закономерностей развития техники.

Поэтому для действительного становления обучения студент должен овладеть методикой и иметь опыт содержательного анализа инженерных задач, научиться методам технического творчества, иметь навыки изобретательства, уметь разрешать проблемные ситуации творческого характера и многое другое.

Указанные умения составляют сегодня наряду с умением конструирования основу арсенала инженера. Дело в том, что новая техника возникает на базе старой, поэтому надо уметь выявить, что уже отмирает, что может развиться, какие технические решения и почему более перспективны, и в каких условиях. Надо уметь делать анализ противоречивых ситуаций в развитии технических систем, в их взаимодействии с окружающей средой. Одним из важнейших умений инженера является способность предвидеть не только заказанный ему полезный эффект проекта, но и все побочные и отдаленные негативные последствия «внедрения» этого решения. Для развития подобного качества нужно воспитание особого умонастроения, ответственности за свои действия, анализа этих действий до их свершения, умения проводить такой анализ.

Важнейшими умениями инженера, ценимыми в мире более всего, считают конструирование и изобретательство. Это две стороны единого процесса создания технических изделий. Конструирование несет опыт, знания, фон предыдущей техники, опирается на установленное в науке и практике изобретательство – это выход на новое обеспечение динамики развития техники. От инженера требуется помимо умения конструировать и изобретать, умение применять ко времени обе способности, анализируя весь веер возможных последствий. Инженера не должно смущать ни требование изобрести по заказу, ни вывод о необходимости воздержаться от новинки. Его цель – обеспечить пользу, а не тот или иной ход работ (консервативный или инновационный).

Откуда же взяться всем этим знаниям и умениям? Что необходимо иметь будущему инженеру в начале деятельности, более того, нужны наработки в виде консультаций, разработок, разбора тупиковых ситуаций, аварий и т.д., и систематизации всего этого.

Весь курс обучения в вузе направлен на то, чтобы подготовить грамотного специалиста – будущего инженера. Для этого нужно учить будущего инженера очень обстоятельно естественным наукам, еще более обстоятельно – техническим, также вполне осознана необходимость гуманитарного образования. В процессе обучения студента знакомят с моделированием, измерениями, способами отображения, учат математике. На старших курсах в цикле специальных дисциплин дается инженерная технология, а точнее, методы работы инженера в рамках курсовых, дипломных проектов, осуществляется прохождение производственной практики.

При обучении необходимо рассматривать инженерное дело, прежде всего, как ремесло, как деятельность. Изучению подлежат предположения, лежащие в основе успешной инженерной деятельности. Инженер должен знать объекты и процедуры инженерной деятельности (техзадания, проекты, макеты и т.д.; проектирование, эксплуатация и т.д.). Подлежат тщательному изучению вопросы безопасности техники (в т.ч. для природы), вопросы отыскания технических идей и решений, в частности, в фондах библиотек.

Значительная часть выпускников вузов идет в отрасли, так что соответствующее обучение в университетах было бы не лишним.

Заказчиками втузу являются предприятия, где будут работать выпускники. Поэтому предприятию нужно, чтобы выпускник, начинающий инженер умело выполнял свои производственные функции. Не только знал, но и умел. Знания – лишь средство умелому для действия. Инженер может что-то и не знать, но он должен уметь все. Это и есть производственное требование к инженеру: уметь делать все, что потребует производство. Думающий студент заинтересован получать статус умелого профессионала, чтобы получить престижную работу. Отсюда, вуз так должен учить, чтобы его выпускников «отрывали с руками», при этом товарными качествами выпускников должны быть его возможности: что он сумеет сделать в различных подразделениях производства.

Современное производство понимает – без знаний нет умений. Поэтому выпускник должен характеризоваться и объемом знаний, и перечнем умений. Одна же оценка выпускника, через объем и номенклатуру знаний, носит косвенный характер: можно знать,  как и почему едет велосипед, но не уметь на нем ездить. Крупные технические вузы дают приличные знания.

1.4.1 Основные умения инженера

С точки зрения производственника, умения инженера могут быть выявлены из рассмотрения тех функций, которые ему требуется выполнять на разных стадиях жизни технической системы (ТС). Например, для изделия можно выделить такую стадиальность жизненного цикла ТС:

выявление потребности;

постановка задачи;

создание технического задания;

наработка спектра технических решений;

выбор технических решений;

проектирование (эскизное, техническое, рабочее);

макетирование;

испытания;

подготовка производства;

изготовление;

поставка;

эксплуатация и ремонт;

снятие с эксплуатации;

ликвидация.

Разные источники и разные производства и страны придерживаются различного перечня стадий жизненного цикла ТС. Предложенный выбран как «равнодействующая» некоторых известных.

На первый взгляд, к примеру, подготовка производства может быть изучена на лекциях: есть система разработки и постановки продукции на производство, зафиксированная в стандартах. Первое, с чем столкнется слушатель, – это смысловое и предметное наполнение терминов и формулировок этой системы. Никакая дедукция здесь не поможет: надо знать фактуру. Значительная часть объема и содержания этих терминов и формулировок плохо вербализована и познается на примерах. Поэтому необходимо сформировать личный опыт у каждого выпускника – именно опыт, а не знание. Что-то даст производственная практика, но ее недостаток в том, что практика ближе к наблюдению, а опыт нарабатывается в деятельности, под «прессом» ответственности за ее результаты.

Поэтому постановка инженерного дела в высшей школе (обучение умениям) должна, в частности, включать в себя:

опыт инженерной деятельности (участие в крупных проектах);

опыт оперирования реальной техдокументацией разного рода;

навыки изобретательства;

умение анализировать фонды НТИ;

умение содержательно анализировать инженерные задачи;

владение основными процедурами инженерной деятельности по стадиям жизненного цикла ТС;

владение навыками работы в нештатных ситуациях и многое, здесь не упомянутое.

Представляется необходимым становление курсов инженерного дела, включающих в себя изложение общеинженерных знаний применительно к практике решения инженерных задач.

Курс обучения и программа специалиста содержат:

 общую картину инженерной деятельности;

 вопросы методологии (статус инженерного дела, отличие от научной деятельности и т.п.);

предположения, лежащие в основе инженерной деятельности;

описание объектов инженерной деятельности (проектные описания технических систем разной степени развернутости);

описание процедур инженерной деятельности (анализ спектра тенденций развития; нахождение технических решений, в том числе методами изобретательства; проектирование, производство, эксплуатация и ремонт, ликвидация);

вопросы безопасности техники в производстве;

вопросы отыскания технических идей и решений, в частности, методами «теории решения изобретательских задач» (ТРИЗ);

методы «свертывания» технических систем;

вопросы работы с фондами НТИ.

1.4.2 Требования к основной образовательной программе

В соответствии с требованиями к профессиональному портрету инженера, в состав инженерного образования должны входить компоненты обучения знаниям в области естественных, гуманитарных, технических наук и методов инженерной деятельности, умения и, более того, наработки навыков инженерного дела, формирование понимания места инженера в мире и меры ответственности за результаты его деятельности. В состав инженерного обучения должны входить наработки деловых качеств инженера, особенно волевых компонент его поведения и приобщение к миру ценностей.

Основная образовательная программа подготовки инженера разрабатывается на основании государственного образовательного стандарта дипломированного специалиста и включает в себя учебный план, программы учебных дисциплин, программы учебных и производственных практик. Требования к обязательному минимуму содержания основной образовательной программы подготовки инженера, к условиям ее реализации и срокам ее освоения также определяются государственным образовательным стандартом.

Основная образовательная программа подготовки инженера состоит из дисциплин федерального компонента, дисциплин национально-регионального (вузовского) компонента, дисциплин по выбору студента, а также факультативных дисциплин. Дисциплины и курсы по выбору студента на каждом цикле должны содержательно дополнять дисциплины, указанные в федеральном компоненте цикла.

Основная образовательная программа подготовки инженера должна предусматривать изучение студентом следующих циклов дисциплин и итоговую государственную аттестацию:

цикл ГСЭ – общие гуманитарные и социально-экономические дисциплины;

цикл ЕН – общие математические и естественнонаучные дисциплины,

цикл ОПД – общепрофессиональные дисциплины;

цикл ДС – дисциплины специальности, включая дисциплины специализаций;

ФТД – факультативы.

1.5 Научные и инженерные основы технологии

Инженер – лицо, получившее законченное высшее техническое образование по определенной специальности. Обязанности инженера многообразны: он и руководит производственными участками на промышленных предприятиях, транспорте, строительстве и в других отраслях народного хозяйства, и работает в конструкторских и технологических бюро, в научно-исследовательских учреждениях, и занимается вопросами планирования, экономики в организации производства. Как правило, работа инженера непосредственно связана со сферой материального производства.

Инженер, с одной стороны,  это лицо, создающее проекты будущих технических систем или процессы их эксплуатации, ремонта, ликвидации, модернизации по воле заказчика (под заказчиком понимается субъект, инициировавший начало работы инженера в достижении какой-либо цели). Заказчиком может быть организация, физическое лицо, общество в целом, сам инженер и т.п. В своей деятельности инженер стремится к достижению пользы для заказчика. При этом он использует свои знания, умения и понимание для достижения этой
цели.

С другой стороны, многие полагают, что большинство решений инженер находит, стоя у чертежной доски. Это далеко не так. Большую часть своего времени инженер наводит справки, знакомится с литературой, изучает требования, обменивается мнениями, подбирает сотрудников. Поэтому умение поддерживать хорошие отношения с людьми и успешно сотрудничать с ними играет большую роль в работе инженера.

Важную часть работы инженера составляют определение и оценка новых технических задач (праксеология). Инженер должен определить, как люди будут применять разработанные им приборы (психология). Он обязан также предвидеть тот эффект, который вызовет появление в продаже нового технического средства (маркетинг). Таким образом, деятельность инженера в большой степени зависит от нужд общества (социология), признания полезности его изобретений и того, как эти изобретения помогают людям (история техники). Эта заинтересованность вместе с экономической стороной деятельности инженера делают его работу не столь уже сугубо технической, как предполагают непосвящённые.

Существует мнение, будто инженер большую часть своего времени делает то, чем обычно занимается техник или механик, или даже лаборант. Инженеру чаще приходится мыслить абстрактно, обдумывать факты, вычислять и сопоставлять и реже иметь дело с конкретными приборами. Более того, макет разработанного инженером прибора собирают техники, так что даже в этом случае инженеру не всегда удаётся «поработать руками».

Таким образом, инженер имеет дело не с техническими системами (устройствами и технологическими процессами), а с их описаниями. Он преобразует эти описания от неясных требований заказчика к чётким и однозначным, например, чертежам. При этом он использует наработанные в инженерном деле процедуры инженерной деятельности в соответствии с принятым регламентом.

Соответствующее понимание сложилось издавна. Недостатком вышеприведенного изложения является его расплывчатость, ссылка на личный опыт, типа «так делается». Поэтому для практических целей оценки качества инженера, оценки эффекта обучения студента и т.п. целесообразно использовать концепцию портрета инженера, включающую в себя профессиональный портрет, т.е. знания-умения-понимание, необходимые инженеру; деловые качества (воля, умение держать удар, чувство ответственности), вырабатываемые в процессе профессиональной деятельности инженера, и ценности, определяющие в конечном счёте ориентацию инженера.

Профессиональный портрет инженера автоматически задает требования к системе обучения, на его базе составляется картина инженерного образования.

Определенный объём знаний, определенные умения, определённую точку зрения инженеров используют для разработки способов превращения запасов Вселенной (материалов, энергии и т.п.) с помощью физических приборов, устройств и процессов в формы, удовлетворяющие потребности людей.

Инженер (с точки зрения производства) должен уметь эксплуатировать, ремонтировать, проектировать и ликвидировать технологические процессы и устройства. Для чего он должен уметь ставить задачи, находить задачи, прогнозировать, изобретать и принимать решения по технике, по внедрению техники. Для этого он должен знать корпус наук (технических, естественных, общественных), методы упомянутых умений, способы смены схем деятельности, в т.ч. познавательной, среду существования техники (жизнь и культуру общества, историю общества, экономики, техники), понимать место своей работы и её последствия, проявляемые как в полезных функциях созданных им ТС, так и в нежелательных эффектах.

Предприятиям нужны профессионалы, способные примениться к смене профиля предприятия, воссоздать его заново, запустить или модернизировать изделие. Поэтому необходим инженер умелый, в то время как вузы выпускают инженера знающего. Инженер должен знать науки, уметь изобретать, конструировать, эксплуатировать, внедрять, понимать ход событий в промышленности и на рынке, своё место, свою ответственность. А посему будущего инженера надо учить наукам и инженерному делу.

Традиционно основным смыслом инженерной деятельности считается проектирование, создание технических систем (ТС). Вузовская подготовка обеспечивает будущего инженера знанием необходимых дисциплин и исходными умениями конструирования и расчетов будущих устройств, техпроцессов. Принято считать, что становление инженера происходит на практике, на производстве, поэтому в ряде стран и считается, что вуз должен давать диплом специалиста, а звание инженера присваивается по рекомендации коллег, по опыту работы. Тем не менее, эта, казалось бы, отработанная схема подготовки не удовлетворяет практику  предприятия, фирмы ждут специалистов с опытом работы, а опыт нарабатывается со временем. Дело в том, что остается за бортом собственно разработка и постановка продукции на производство, включающая в себя работы по созданию, обеспечению производства продукции и обеспечению его применения. Еще менее подготовлен выпускник к эксплуатационным, ремонтным и ликвидационным работам и работам по элиминации факторов расплаты, которыми приходится «платить» за полезную функцию разработки. В последнее время значимость работ по снижению издержек производства и т.п., и шире  по допроектному и проектно-производственному снижению факторов расплаты (брак, аварии, загрязнение окружающей среды) стала превалировать над значимостью собственно проектирования.

За рубежом в квалификации инженера ценятся знания и навыки по обеспечению связей производства с рынком (экономика, маркетинг, психология, социология). И если в принципе пока ещё инженер может обойтись традиционными методами проектирования и создания техники (без способов снижения факторов расплаты, что доказывается наличным ходом научно-технического прогресса), то в будущем инженер без владения методами элиминации факторов расплаты будет беспомощен. Отсюда способы элиминации факторов расплаты вкупе с изобретательством (ТРИЗ) оказываются ядром подготовки инженера, нацеленной на достижение полезного эффекта с неуклонно снижающимися факторами расплаты.

Вторым важным свойством инженера оказывается способность обеспечить своему изделию достойное место в обществе, на рынке. Даже только при проектировании инженеру необходимы все его способности.

Аппарат, которым инженер пользуется при решении задач, схематически показан на рисунке 1.1, где перечислены те качества, которые инженер должен приобрести, чтобы приносить пользу обществу. Чем глубже будущий инженер овладел основами знаний своей специальности, приобрел опыт и мастерство, выработал собственную точку зрения, тем эффективнее будет его работа. Инженер должен быть знаком не только с физикой и химией, но и с общественными науками и биологией.

Молодой инженер, только что вышедший из стен втуза, наверняка не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к квалифицированному инженеру. Однако опыт и постоянное самосовершенствование делают свое дело, а приобретенные знания помогут ускорить процесс становления инженера. Заметим, что приобретение опыта и становление мировоззрения инженера – процессы длительные. Для этого потребуется немало времени и труда. Зато их также трудно потерять. Более того, специальные технические и научные знания могут устареть, так как наука все время идет вперед, а инженер может не успеть за ее достижениями. Однако ни время, ни перемена рода деятельности не могут умалить ценности однажды приобретенного опыта и твердой точки зрения. Широту и важность этих двух свойств инженера трудно переоценить.

Инженер – это профессия. Человек этой профессии создает приборы, устройства и процессы, применяемые для таких превращений материалов, энергии и человеческих возможностей, которые удовлетворяют нужды общества. Некоторые задачи, над которыми трудятся инженеры, показаны на рисунке 1.2.

В процессе своей деятельности инженер:

 взаимодействует с заказчиком с целью получения возможно более полной картины того, чем же является предлагаемая ему задача;

 контактирует с потенциальными пользователями будущего изделия, системы с целью выяснить, как будет принята его работа обществом, каково её будущее и что можно сделать, чтобы оно было благоприятным;

 передаёт своим коллегам техдокументацию, необходимую им для разработки частей ТС;

 передаёт рабочим техдокументацию на изготовление;

 ведёт авторский надзор за изготовлением;

 передаёт заказчику (а по необходимости и потенциальному потребителю) эксплуатационную документацию.

Во всех этих ситуациях инженер в той или иной мере должен
(а иногда вынужден) доказывать, почему дело должно обстоять именно так, что изделие не принесёт ущерба и т.д.

Чтобы описать в конкретике, что такое инженер, надо описать, что такое его деятельность  что такое инженерное дело и каков его профессиональный портрет.

1.5.1 Инженерное дело

Инженерное дело [engineering as all spheres of engineers activities = an engineering activities] обычно понимают как деятельность по созданию техники. Инженерное дело  это деятельность инженера по принесению пользы «здесь и теперь» путём создания, использования (эксплуатации), модернизации и ликвидации техники средствами инженерного дела, в частности, методами изобретательства и конструирования.

Современное инженерное дело исторически развилось на основе двух достижений, которые в течение ряда веков не имели общих точек соприкосновения. Одним из этих достижений было постепенное совершенствование специалистов, посвятивших себя созданию приборов, устройств и технологических процессов, приносящих пользу человеку. Другое историческое достижение – быстрый рост за последние столетия объема научных знаний.

Издавна человек создавал устройства, с помощью которых он мог заставить природу работать на себя. Так, от ковыряния земли палкой человек пришел к созданию сохи, потом изобрел плуг для возделывания почвы; изобрел топор, чтобы превратить дерево в удобный строительный материал; ветряк, чтобы использовать силу ветра для выполнения полезной работы; паровую машину для превращения энергии в механическую работу; мельницу, чтобы превратить зерно в муку.

Классические инженеры строили мосты, создавали машины и другие сооружения, основываясь на собственном опыте и опыте, накопленном другими, на здравом смысле, эксперименте и изобретательности. Часто эти инженеры древности знали, что нужно делать, но не имели представления о теории, лежащей в основе того или иного прибора. Законы природы в древние времена были мало известны инженерам.

В таком виде инженерное дело существовало много столетий, накапливая практические знания. В эпоху Возрождения уровень инженерного дела значительно возрос, но даже когда была изобретена паровая машина, инженеры основывались главным образом на эмпирических знаниях и очень мало на данных науки. Эволюция паровой машины показывает состояние инженерного дела в те времена. Паровая машина, запатентованная в 1769 г. Джеймсом Уаттом, была результатом постоянных совершенствований машины, созданной впервые Томасом Севери в 1700 г. Эволюция машины Уатта также отмечена серией изобретений, предложенных людьми, которые очень мало знали научные основы, лежавшие в основе их изобретений. Они ничего не знали о молекулярном строении, количественных отношениях между температурой и давлением, теории теплообмена и многом другом.

Современные инженеры знакомы со строением вещества, электромагнитными явлениями, взаимодействием химических элементов, законами движения и многим другим. Многие законы физики, которых не знал Уатт, создавая свою паровую машину, сейчас известны учащимся средней школы. Глубокое понимание законов природы привело к значительным переменам в инженерном деле. Задачи, которые решает современный инженер, часто те же, что и классические, но использование науки при решении задач сейчас настолько широко, что одной из главных особенностей современного инженера стал личный подход к решению инженерных задач. Инженеру по-прежнему необходимы изобретательность, собственное мнение и интуиция.

1.5.2 Роль инженерного дела

То, что создали инженеры, колоссально влияет на ход истории: оружие изменяло ход битв, промышленная революция изменяла отношения между государствами, новые виды транспорта и связи улучшили контакты между народами. Роль инженерного дела в формировании современной цивилизации так велика, что последняя без него немыслима. Попробуйте представить себе, что случится, если все генераторы, насосы, моторы, транспорт и другие инженерные сооружения вдруг перестанут работать. Мы считаем само собой разумеющимся, что нас снабжают продуктами питания, водой, теплом, электроэнергией, средствами связи и транспорта. Мы используем многочисленные службы, созданные инженерами, облегчающие нашу повседневную жизнь, приобретаем продукты, изготовляемые предприятиями пищевой промышленности и доставляемые магазинами.

Инженерное дело имеет огромное значение и в деле национальной безопасности. Военное превосходство уже не состоит в обучении населения военному делу и накоплении оружия всех видов. Теперь это соревнование техники. Преимущество на стороне той нации, которая идет на шаг впереди в разработке новых видов оружия. Это преимущество в огромной мере зависит от уровня развития инженерного дела. При разработке планов обороны страны обращают особое внимание на инженерные ресурсы нации, потому что безопасность нации и ее инженерный уровень идут рука об руку.

Очень велико влияние инженерного дела и на благосостояние населения. Экономическая деятельность способствует улучшению старых товаров и производству новых, например, вычислительных машин, являющихся основой всей современной промышленности. Улучшение методов производства и распределения позволяет сделать товары доступными широким слоям населения.

Для того чтобы применить научное открытие в повседневной жизни, инженеры должны использовать это открытие в устройстве, практически и экономически выгодном для общества, изыскать способ экономичного производства этого устройства и, наконец, предложить способы его применения для удовлетворения разнообразных нужд людей.

Общество нуждается в инженерах, которые находят способы прикладного применения достижений науки. После того как открытие сделано, инженеры работают над созданием устройств, использующих практические возможности этого открытия. Благодаря деятельности инженеров человечество получает пользу от научных исследований.

1.5.3 Различие между наукой и инженерным делом

Работу ученого и инженера отличают повседневная деятельность каждого и конечный результат их работы (знания одного и проект прибора, сооружения или совершенствования технологического процесса другого).

Наука – область знаний, объясняющих человеку явления природы и взаимосвязь между ними, например, материя–энергия–жизнь. Ученые стремятся расширить эти знания. Они трудятся для того, чтобы изучать, объяснять и классифицировать явления природы. В поисках новых знаний ученый принимает участие в исследованиях и уделяет большую часть своего времени следующим видам деятельности:

усвоению того, что изучено другими; формулированию теорий (гипотез);

постановке экспериментов (их обдумыванию, подготовке и изготовлению необходимых приборов);

наблюдению явлений природы;

анализу наблюдений, проверке гипотез и составлению заключений;

попыткам описать явления природы на языке математики;

попыткам обобщить то, что изучено другими;

обдумыванию и «работе за письменным столом» (эта форма деятельности занимает гораздо больше времени ученого, чем думают многие);

обнародованию своих открытий, например, в печати.

Основное стремление ученого – расширить познания людей. Инженер, наоборот, стремится создать реальный прибор, устройство или разработать процесс, полезный людям. Инженер созидает. Искусственные спутники Земли, служащие для предсказания погоды, радиотелескоп, электрокардиограф, атомная электростанция, замечательные электронные вычислительные машины, ракеты и самолеты, летящие со сверхзвуковой скоростью – все это результаты инженерной деятельности. Инженер созидает все это в процессе работы, называемой проектированием (в отличие от ученого, главная задача которого – исследования). Процесс проектирования составляет саму суть инженерного дела и детально описан в последующих разделах.

Проектируя тот или иной прибор, инженер заботится о полезности, экономической целесообразности, безопасности, технологичности его творения. Ученый стремится к признанию его теории, повторяемости результатов экспериментов и к тому, чтобы его открытия повышали значимость исследований природы. Доктор Т. Кэрмен очень красноречиво описал это различие, сказав: «Ученый изучает то, что существует, а инженер создает то, чего еще никогда не было». Так, например, сформулировав принципы электромагнитной индукции, Фарадей как ученый внес огромный вклад в науку. Применили же его достижение инженеры, создав генераторы электрического тока. Когда в 1939 г. человек пришел к пониманию процесса расщепления атома, это было выдающееся научное открытие. Инженеры же (вместе с учеными) применили это открытие для создания ядерных реакторов.

Сказанное отнюдь не означает, что лица, занимающиеся в основном наукой, никогда не решают инженерных задач, точно так же как инженеры не выполняют никаких исследований в поисках решения поставленных перед ними задач. Главное, что различает ученого и инженера, – это то, над чем они работают, и конечный результат их работы. Напомним, что, разрабатывая практические способы опреснения морской воды, инженеры участвовали в исследованиях, чтобы приобрести дополнительные знания об основных процессах, происходящих при опреснении воды. Однако они занимались исследованиями только потому, что это было необходимо для решения стоявшей перед ними задачи. Главной же их целью было создание экономически целесообразного процесса.

Другой пример. Возвращаясь на Землю, космический корабль подвергается в плотных слоях атмосферы интенсивному нагреву, при котором плавится любой известный металл. Поэтому перед инженерами, участвовавшими в разработке конструкции космического корабля, стояла задача найти материал для оболочки корабля, способный выдержать такой нагрев. Результатом их исследований был вклад в общую теорию поведения пластических материалов при интенсивном нагреве. Однако эти знания стали побочным продуктом, полученным в результате труда инженеров над созданием космического корабля, способного успешно возвращаться на Землю.

Краткое описание инженерного дела как сферы деятельности инженера, требующей определенных знаний и мастерства при создании приборов, устройств и разработке технологических процессов, иллюстрирует рисунок 1.4.

1.5.4 Специализация в инженерном деле

Практически существует много инженерных специальностей, определяемых той областью знаний, которая необходима инженеру для решения основных задач. Так, например, инженер не может быть
одинаково компетентным в конструировании мостов и телевизионной аппаратуры, реактивных двигателей и токарных станков. Ниже перечислен ряд специальностей инженеров.

Среди авиаинженеров могут быть конструкторы самолетов, авиационных двигателей и систем управления ими. К инженерной авиаспециальности надо причислять создателей аппаратов, летающих как в атмосфере Земли, так и вне ее.

Инженеры-химики разрабатывают способы химического превращения материалов, выделения бензинов из нефти (крекинг-процесс). Кроме того, инженеры-химики разрабатывают технологию производства пластических материалов, цемента, масел, резины, взрывчатых веществ, красителей и пр.

Инженеры-строители участвуют в проектировании и строительстве основных гражданских сооружений – шоссе, мостов, плотин, каналов, систем водоснабжения, канализации, аэропортов, причалов и зданий различного назначения.

Инженеры-электрики разрабатывают способы получения, преобразования и применения электрической энергии. Они конструируют электродвигатели, генераторы тока, линии электропередачи, средства связи и многие другие приборы, аппараты и системы.

Инженеры, специализирующиеся в отдельных отраслях промышленности, создают способы физического превращения материалов в другие виды. В качестве примера таких способов превращения можно назвать автомобильные заводы, заводы сельскохозяйственных машин, типографии, заводы по производству управляемых снарядов, текстильные фабрики, судостроительные верфи.

Инженеры-механики создают системы преобразующие энергию для совершения полезной механической работы. К таким системам относятся двигатели, турбины, а также механизмы для преобразования одних видов движения в другие. Так, двигатель внутреннего сгорания превращает потенциальную энергию топлива в энергию движения поршня. Механизм, состоящий из коленчатого вала, коробки скоростей, карданного вала и колес, преобразует движение поршней в движение автомобиля.

Инженеры-металлурги – создатели способов выплавки и обработки металлов. Они разрабатывают способы выплавки металлов
из руд и изменения их физических и химических свойств (например, процесс штамповки алюминия с вытяжкой или процесс упрочнения стали).

Существуют многие другие специальности инженеров. Несмотря на различные специальности, основная задача всех инженеров
одинакова – создавать системы, преобразующие материалы, энергию, информацию в более полезную форму. Для всех инженерных специальностей нужно владеть основными приемами работы и иметь профессиональные познания.

1.6 Основные свойства инженера

1.6.1 Представление

Игрушечный поезд, глобус, статуэтка, модель, модель молекулярного строения какого-либо вещества, модель самолета – все это трехмерные изображения, или модели, реальных вещей, окружающих нас. Перечисленные сооружения имеют и двухмерные изображения – фотографии, эскизы, карты и план. Поскольку эти двух- или трехмерные изображения имеют физическое сходство с изображаемыми сооружениями, их называют наглядными изображениями.

Наглядные модели служат для того, чтобы создать четкий зрительный образ предмета, понять как он будет выглядеть после сборки согласно чертежам. Двухмерные наглядные изображения, например, карта, эскиз, фотография, чертеж сооружения в разрезе, – удобное средство информации.

Схематическое представление. Схема может изображать какой-либо реальный процесс, не имеющий физического сходства с ней. В каждом случае положение линий и условных обозначений отражает положение оборудования и движение реального продукта. В своей работе инженер широко использует схематический метод представления, чтобы связать различные системы (аппараты, установки, комплексы, приборы) и их действия.

Графическое представление. В общем случае график показывает зависимость одной величины, например, скорости, тока, от другой, например, температуры, времени или давления. Подобные графики помогают инженеру представить себе поведение проектируемого процесса в тех или иных условиях.

Математическое представление. Применяя систему правил и условий, принятых в математике, и используя обозначения, принятые для представления физических явлений и их взаимодействий, можно составить математическое выражение, позволяющее предсказать многие физические явления, определить, как будут протекать процессы, вести себя при определенных условиях механизмы конструкции. Математика дает инженеру мощный аппарат, например, гиперболические, параболические и экспоненциальные функции и пр.

Одной из целей обучения инженера математике является создание у него своего рода склада часто применяемых символических представлений, а также дисциплины мышления, которую дает изучение математики.

При огромной полезности и утилитарности математики как средства предсказания, обобщения и размышлений не приходится удивляться тому большому вниманию, которое уделяется математике в инженерном образовании.

1.6.1.1 Моделирование

Как уже говорилось, наглядное представление очень полезно для оценки результатов проектирования за чертежной доской. Предсказание с помощью эксперимента на модели реального объекта называется моделированием. Оно позволяет инженеру оценить возможные варианты конструкций в безопасных условиях. Едва ли можно строить каждую систему из числа тех, которые инженер разрабатывает в процессе проектирования, например, химического завода, и экспериментировать с ними, чтобы определить лучший вариант.

Аналоговое моделирование. В этих случаях инженер экспериментирует с объектами, имеющими отдаленное сходство с реальными проектируемыми устройствами или же вообще не имеющими сходства с ними. Таким образом, в аналоговых моделях используется некоторая среда, ведущая себя аналогично реальному явлению.

Цифровое моделирование. В основном цифровое моделирование представляет собой серию последовательных цифровых выкладок по определенным правилам, приводящую к тому или иному решению. Это позволяет выполнять операции на ЭВМ, так как ручные вычисления очень трудоемки. Применение ЭВМ для цифрового моделирования весьма популярно в инженерной практике. В большинстве цифровых моделирующих систем учитывается фактор случайности.

Таким образом, аналоговые и цифровые модели в очень короткий промежуток времени могут синтезировать опыт, который мог бы потребовать годы человеческого труда.

Важность и общность моделей не всегда становятся сразу же очевидными. В любом случае модель – это подобие реального объекта или процесса, описывающее структуру и поведение его в реальных условиях. Очень большая роль уделяется моделям при обучении инженеров. Курс черчения учит инженера готовить наглядные диаграммы и графические модели и читать их. Курс математики дает возможность научиться обращаться с различными символами и применять на практике такую систему моделирования. При обучении естественным наукам студентов также знакомят с моделями различных структур и их поведением в природе. Обучение во втузе знакомит будущих инженеров с различными моделями и учит их, как и где использовать эти модели при решении инженерных задач.

Модель облегчает понимание работы системы, устройства и явления, которые с первого взгляда трудно понять. Сложность электронных цепей, производственных систем, химических процессов и механизмов требует графического или какого-либо другого типа моделирования для понимания их действия. Наглядные схематические и графические модели особенно полезны тогда, когда требуется составить себе общее компактное и упрощенное представление о процессе. Таким образом, инженер часто изображает физические явления в виде диаграмм, графиков или математических формул и думает этими категориями, пользуясь ими при анализе того или иного события. Важной целью инженерного образования является научить инженеров пользоваться такими абстрактным категориями.

Модели как средство общения. Модели облегчают понимание устройства и работы инженерного сооружения особенно тем людям, которые должны разрабатывать, строить, использовать и ремонтировать это сооружение. Наглядные (чертежи и графики), словесные и математические модели широко используются как средства передачи информации. Поэтому большинство таких моделей, как схемы, чертежи, графики, широко используется для обучения.

1.6.1.2 Упрощения, предположения, идеализация

Математическая модель состояния идеального газа предназначена для определения объема, занимаемого газом. При выводе этого уравнения были приняты некоторые предположения в поведении молекул, не соответствующие реальному газу. Однако, пользуясь этой моделью, можно предсказать поведение почти всех газов, за исключением газов высокой плотности. Введение упрощений и предположений позволяет упростить решение задачи. В тех случаях, когда задачи не удается упростить, отбросив некоторые усложняющие факторы, оказывается невозможным применять математику или другие типы моделирования. Более того, во многих практических случаях, если принятые упрощающие предположения не соответствуют реальному положению вещей, они, тем не менее, не увеличивают ошибки предсказания и не исключают применение модели. Таким образом, для упрощения процесса разработки модели необходимо применять упрощающие предложения. Очень важным свойством квалифицированного инженера является его умение вводить такие упрощающие предположения. Способность упростить задачу без риска и незначительно увеличить возможность ошибки – большое искусство, которое приходит к инженеру вместе с опытом.

Способность инженера выгодно использовать технику моделирования для обдумывания решений, передачи информации, предсказаний, тренировок, управления и других целей чрезвычайно важна, так как она дает ему возможность приобрести опыт и мастерство в разработке и оценке моделей.

1.6.1.3 Оптимизация

Термин «оптимизация» означает лучший с точки зрения данных критериев. Понятие оптимума чрезвычайно важно в инженерном деле, так как почти каждая инженерная задача имеет оптимальное решение.

Понятие оптимума применимо к работе инженера, так же как и к его решениям. Так, например, существует оптимальное количество времени, которое следует уделить той или иной задаче, и оптимальная степень точности, с которой нужно изготовить модель. В последнем случае, поскольку дополнительные усилия направлены на улучшение связи между результатом, предсказанным моделью, и действительным результатом, становится значительно труднее применять улучшенную модель. Общую связь между тем, как близко модель соответствует реальной жизни, и затратами на осуществление такой связи показывает кривая А на рисунке 1.5.

По мере того как стоимость разработки модели возрастает из-за дополнительных затрат на повышение точности, другие важные затраты уменьшаются (кривая В). Эта кривая показывает, как дорого стоят ошибки при использовании моделей. Для определения наилучшей с экономической точки зрения точности модели нужно воспользоваться обоими графиками, приведенными на рисунке: графиком общей стоимости разработки и применения модели и графиком стоимости ошибок, допущенных в результате неточного предсказания. Оптимальной при этом является точка С.

Таким образом, понятие оптимума касается многих аспектов инженерной работы. Оно руководит многими действиями инженера, диктует решения и является доминирующим, как в самом решении, так и в способе его достижения.

Оптимизация –  процесс поиска оптимального решения или оптимальных условий. Фокусировка бинокля – вот простейший пример оптимизации. В большинстве инженерных задач этот процесс гораздо сложнее, главным образом, потому, что при этом существуют не два, а много противоречивых критериев.

Противоречивые критерии. Инженерная практика изобилует такими положениями, когда нужно найти компромисс между противоречивыми критериями. Однако обычно в противоречие вступают не два, а много критериев. Рассмотрим, к примеру, задачу разработки машины для сбора цитрусовых плодов. Инженер должен принять во внимание следующие специфические критерии: скорость сбора плодов, безопасность сборщика, процент порчи плодов при сборе машиной (битые плоды), стоимость работы, стоимость создания машины и ее ремонта. Причем при улучшении одного показателя ухудшается другой. Прежде чем искать компромисс, инженер должен решить, что ему важнее. Если, например, инженер повысит безопасность машины, то скорость сбора неизбежно уменьшится и возрастет стоимость конструкции. Если же уменьшить процент порчи плодов, то автоматически уменьшится скорость сборки и увеличится стоимость конструкции.

Чтобы добиться наилучшего компромисса между скоростью сбора плодов и процентом порчи, инженер должен установить зависимость между этими двумя критериями. Так, размышляя, инженер выясняет, какой же должна быть скорость, чтобы было оптимальным соотношение между двумя этими критериями.

Сравнительная оценка. Инженер не сумеет достичь компромисса между несколькими критериями, не оценив сравнительной важности каждого из них, что, к сожалению, сделать не так легко. В инженерной работе бывает трудно совершить эту оценку еще и потому, что инженер должен также предвидеть то, как оценят тот или иной критерий потребители. Сравнительная оценка наиболее сложна при разработке систем, связанных с риском для человека.

Нахождение оптимума. К сожалению, не существует прямого пути нахождения оптимального решения задачи. В большинстве случаев инженер должен полагаться на несколько методов нахождения оптимума, сочетание которых позволяет ему переходить от одной ситуации к другой. Оптимум – основная и чрезвычайно важная цель, к которой стремится инженер в своей работе. Он ищет оптимальное решение и старается применить его. Хотя оптимальное решение почти всегда – цель инженера, она, однако, не всегда достижима. Существует много задач, настолько сложных, что найти оптимальные решения за период времени, отведенный на разработку, не представляется возможным. Во многих случаях время, необходимое для нахождения оптимального решения, больше, чем время жизни самой задачи. Существует много других задач, ждущих, когда инженеры обратят на них внимание, и часто инженер принесет больше пользы, переключившись на решение новой задачи, чем продолжая поиски оптимального решения старой.

1.6.2 Формулировка задачи

Определить задачу – это значит почти решить ее. Инженер, решающий задачу, должен вникнуть в суть существующих решений для того, чтобы понять истинную природу задачи. Это требует знания основных характеристик задачи, настойчивости и, вероятно, большего времени, чем мы склонны уделять этой важной фазе решения.

За определением задачи следуют поиски возможных решений. Эта фаза решения задачи требует наведения справок, поисков, исследований и другой деятельности, чтобы сформулировать решения имеющейся задачи, стоящие внимания.

Третий этап в методике решения инженерных задач – процесс принятия решения. Большинство найденных решений неодинаково, и их нужно оценить для определения предпочтительного решения. Это происходит в процессе отбора, основанного на известных критериях, в результате которого находят предпочтительное решение.

Предпочтительна следующая последовательность в решении типовой инженерной задачи:

формулирование задачи;

анализ задачи: определяются все детали задач, производятся необходимые исследования для получения информации о специфических особенностях задачи;

поиски возможных решений – некоторые решения инженер приобретает сам, другие познает, знакомясь с литературой;

принятие решения – оценка возможных решений, сравнение и нахождение наилучшего;

уточнение решения, в результате чего дается полное описание решения со всеми его характеристиками.

Описанный процесс называется процессом проектирования.

Формулирование задачи. Процесс проектирования начинается с определения задачи в общих чертах, а уже затем следует уточнение деталей. Это делается для того, чтобы предостеречь инженеров от внимания к деталям до ознакомления со всей задачей в целом.

На этом этапе инженер применяет свои знания, квалификацию и интуицию при создании приборов устройств и технологических процессов. Что бы инженер не создавал, будь это ядерный реактор, искусственный спутник, плотина, техническая машина, завод по обработке пищевых продуктов или механическое приспособление, – все это он создает последовательно, проходя основные стадии процесса проектирования.

Первое, что нужно сделать при формулировании задачи – это определить ее в общих чертах и решить, стоит ли ею вообще заниматься.

Общая тенденция при решении задачи – сразу же начать обдумывать возможные улучшения существующего решения (если оно, конечно, есть). Инженер, начинающий решать конкретную задачу, сразу же начнет интересоваться различным оборудованием, новыми приспособлениями на отдельных этапах производства, лучшими способами проведения того или иного процесса и др. Но это как раз то, чего не нужно делать при знакомстве с задачей, так как такой подход только усложнит процесс нахождения решения. Однако эта деятельность принесет большую пользу на дальнейших этапах. Поступая описанным образом, инженер отрабатывает решение задачи, которую ему не удалось определить. Такая практика едва ли приемлема для нахождения эффективного решения задачи. Кроме того, не определив задачу, инженер может искать решение вовсе не той задачи или же его решение будет плохим.

Инженер должен стараться сделать свою формулировку настолько общей, насколько позволяет важность задачи. Нарушение этого правила может быть причиной того, что целая область выгодных решений будет исключена из рассмотрения. Широкий подход к задаче гораздо чаще позволяет достичь оптимального решения. Отличительной чертой настоящего инженера является выбор решения, основанного на широком рассмотрении проблемы и умении настоять на принятом решении, если оно отвечает интересам заказчика.

Ловушки в начале процесса проектирования. Нечасто инженеру приходится задумываться о ловушках на его пути. Он должен определить, что действительно представляет собой задача. Сделать это часто бывает трудно, так как существо задачи скрыто за большим количеством не относящейся к делу информации, применяемыми решениями, сбивающими с толку, бесполезными мнениями. Этому не способствует и то, что в вузах перед студентами ставят задачи в нереально чистом виде, и студенты не привыкают и не имеют опыта распознавания задач. Одну из ловушек называют фиктивной задачей, т.е. задачей, в решении которой нет нужды. Инженер, проектирующий производственную операцию, которая может быть полностью исключена, решает фиктивную задачу. Другая распространенная ловушка возникает из-за тенденции путать задачу с решением. Общепринятое решение задачи – это не сама задача. Отход от традиционного узкого рассмотрения задачи часто неожиданно приводит к значительному улучшению решения.

Анализ задачи. Прежде, чем решать задачу, инженер должен располагать надежной информацией об ожидаемых вариациях входа и выхода. Чтобы удовлетворительно решить поставленную задачу, необходимо знать значительно больше о входе и выходе. Сбор этой информации – главное в анализе задачи. На этом этапе проектирования определяются все относящиеся к делу качественные и количественные характеристики состояний входа и выхода.

Только несколько характеристик входа и выхода могут оставаться неизменными при работе проектируемого устройства в течение долгого времени. Существуют средние показатели работы отдельных машин, узлов процесса (скорость, мощность двигателя и т.п.) – выходные данные, которые изменяются и являются динамическими характеристиками.

Определение ограничений. Другая важная функция анализа задачи состоит в определении ограничений решения. Если вход и выход определены, то это автоматически определяет неизбежную характеристику всех приемлемых решений. Этот тип ограничений обычно может быть выделен дедуктивно. Существует и другой тип ограничений  установленные ограничения. Инженер обычно изучает ограничения такого типа через контакты с исполнителями, потребителями, заказчиками и пр.

Некоторые налагаемые ограничения не могут быть приняты
во внимание. Наивно полагать, что все налагаемые ограничения,
приводящие якобы к оптимальному решению, должны быть приняты беспрекословно. Большинство решений, принятых администрацией, инженерами и другими специалистами, только приближается к оптимальным. Невозможность прийти к оптимальному решению объясняется такими факторами, как элемент случайности в нахождении решения, сравнительно короткие сроки, отводимые на принятие решения, влияние готовых решений, сложности и последствия, которые невозможно предвидеть, выделена ли задача в самостоятельную проблему и тот факт, что многие решения являются совсем необъективными, нерациональными, небеспристрастными. Недопустимо также, чтобы инженер считал все решения, принятые до него, ограничениями. Многие новшества обязаны своим существованием инженеру, который не принял автоматически все ограничения как установленные однажды и навеки.

Ложные ограничения. Рассмотрим простую задачу, в которой требуется соединить девять точек четырьмя прямыми линиями, не отрывая карандаша от бумаги.

Некоторые не могут решить эту задачу, а другим требуется довольно много времени на ее решение. А все потому, что они неоправданно и, вероятно, не подозревая об этом, исключают возможность существования линий вне квадрата, образованного точками. Они считают, что проводить линии вне квадрата запрещено, хотя о таком ограничении не упоминалось в условии. Это неоправданное и нежелательное исключение равноправных решений является ложным ограничением. В большинстве случаев ложное ограничение выражено неявно. Оно возникает автоматически.

Большинство людей поразительно легко поддаются ложным ограничениям. Из-за этой склонности и потому, что ложные ограничения влекут за собой и недостойные внимания решения, вполне оправданы особые усилия для устранения таких ограничений. Наиболее эффективный способ избежать их – это, по-видимому, тщательные формулировка и анализ задачи.

Определение критериев. Критерий или критерии, которыми будут пользоваться при нахождении наилучшего решения, должны быть определены в процессе анализа задачи. Предположим, что отличительной чертой нового ружья должно быть его высокое качество. Так как качеству ружья уделяется особое внимание, разработчик подбирает другие материалы, механизмы, и пр., чем при разработке обычного ружья. Главный критерий оказывает воздействие на разработчика при выборе решения, поэтому критерий должен быть известен прежде, чем начались поиски решения.

Очень важно как можно точнее определить применение решения еще в процессе анализа задачи, так как знание этого помогает инженеру направить поиски решения в наиболее выгодную область. Эта информация также необходима инженеру для принятия разумного решения о времени, требуемом ему для проектирования.

Если реку нужно пересекать только изредка в данном месте, то решение задачи – мост, по-видимому, не обеспечивает минимальную стоимость (проект плюс строительство плюс стоимость переправы). С другой стороны, если миллионам людей необходимо в данном месте пересекать реку в течение определенного времени, лодка также не окажется предпочтительным решением, хотя она и удовлетворяет критерию минимальной стоимости. Количество переходов из одного состояния  в другое состояние здесь становится главным независимо от общей стоимости.

1.6.3 Поиски возможных решений

Поиски возможных решений – творческий этап в процессе проектирования. Век великих изобретателей, например, таких как Эдисон, возможно, прошел, но нужда в них осталась. Запас специальных технических и научных знаний инженера является источником многих возможных решений, но он должен также полагаться на изобретательность для решения многих уникальных задач, для которых общие принципы еще не определены. На этом этапе инженеру придется хорошенько покопаться в литературе, поразмыслить самому, ознакомиться с существующей практикой и многими другими потенциальными источниками решений. Результатами будут, главным образом, частичные решения, касающиеся одного или нескольких шагов на пути к общему решению. Так, например, поиски инженера, занимающегося разработкой стиральной машины, приведут к тому, что он найдет несколько методов стирки (вода и моющее средство, вращение, стиральное движение, низкочастотная вибрация, ультразвук), а также различные механизмы выдержки времени, разные способы получения механического движения при питании агрегата от сети переменного тока, различные способы загрузки и разгрузки, формы, размеры, материалы и пр. На этом этапе процесса проектирования инженер должен оценить каждое решение, отбросить негодные и в конечном счете синтезировать полное решение, представляющее собой комбинацию частичных решений.

Изобретательность. Обычно главным средством нахождения решения являются собственные идеи инженера. Поэтому основной составляющей частью его успеха при проектировании является изобретательность, т.е. количество, ценность и разнообразие его идей. Основные составляющие изобретательности человека следующие:

1) Знания – та информация, благодаря которой он может порождать идеи. Мысль (идея) – такое сочетание двух или более частиц знаний, которое является новым для создавшего это сочетание человека. Человек должен овладеть этими частицами знания; идеи не рождаются из ничего. Поэтому чем больше запас знаний, тем больше у человека «сырья» для создания решения.

2) Усилия, которые он применяет: как активно он ищет идеи, степень отдачи в работе.

3) Его способности – природные качества, играющие важную роль в изобретательности.

4) Метод, которым он пользуется: та манера, которой он следует при порождении идей, например, применяемый метод поиска, то, что помогает ему натолкнуться на мысль и т.д.

Изобретательность инженера в значительной степени зависит от используемого им метода и затрачиваемых усилий. Поэтому человек, обладающий так называемыми низкими способностями к изобретательству, может компенсировать этот дефект, приложив больше усилий и применив более эффективный метод.

Модель процесса порождения идей. Для описания процесса поиска решения задачи представим пространство решений (рисунок 1.6). Все кресты на рисунке – это точки в пространстве решений, каждая из которых является решением вашей задачи. Чем больше расстояния между точками, тем больше отличаются решения одно от другого. Соседние точки соответствуют подобным решениям. Желательно, чтобы инженер, начав поиски в какой-нибудь точке, равномерно двигался от одного решения к другому, пока не будет найдено безупречное решение. Очень часто инженер начинает поиски с существующего решения (точка Р) и движется от одной точки к другой так, как показано стрелками. При этом шаги между крестами сравнительно невелики и мысли теснятся в основном вокруг уже известных решений.

В пространстве решений существуют границы, в пределах которых инженер выбирает решение. На рисунке показаны три типа таких границ.

1) Граница, соответствующая действительным ограничениям. Некоторые решения при этом находятся вне ограниченной области.

2) Граница, возникшая из-за ограниченных знаний инженера. Идеи зависят от его способностей, а они  ограничены.

3) Граница, возникшая из-за ложных ограничений: некоторое количество решений, достойных внимания, неоправданно и неумышленно исключено самим инженером.

Существует объяснение тесноты мыслей, иллюстрируемой рисунком. Во-первых, инженер, возможно, не прилагал достаточных усилий. Во-вторых, это может быть также результатом того, что инженер ищет модификацию имеющегося решения, а не продумывает все разнообразие принципиально различных решений проблемы. Возможно также, что инженер, оценив задачу, «сжился» с существующим решением, что ему трудно отказаться от него и предложить нечто совершенно другое.

Близкое знакомство с готовыми решениями душит созидательную мысль. Другой фактор, порождающий топтание на месте, – это естественная тенденция быть консервативным, вызванная подсознательным предположением, что крупное изменение в решении нежелательно.

Существуют два основных пути для повышения собственной изобретательности при решении специальной задачи. Во-первых, получение максимального числа разнообразных решений, из которых инженер может выбирать, наметив себе границы. Для того, чтобы сделать это, ему нужно: 1) добросовестно попытаться оценить ложные ограничения; 2) тщательно отобрать действительные ограничения; 3) расширить свои знания. Конечно, инженер должен быть хорошо знаком с теоретическими и практическими основами предмета. В добавление к этому инженеру следует приобрести дополнительные знания, касающиеся конкретной задачи, просмотрев литературу по данному вопросу.

Во-вторых, создавая максимально большой район поисков решения, инженер должен полностью воспользоваться тем, что ему доступно, чтобы наиболее эффективно определить эту область. Если же инженер не примет определенных мер во избежание распространенной ошибки, его поиски будут напоминать процесс «научного тыка». Для того, чтобы избежать элемента случайности, существует три метода:
1) руководствоваться объемом продукции, ее использованием и критериями; 2) ввести определенную систему поисков; 3) использовать математические и графические способы, облегчающие нахождение оптимального решения.

Предшествующие замечания говорят о том, как может инженер сам себе помочь в решении задачи. Существует много способов, направленных на улучшение изобретательности инженера, такие, как идти в ногу с достижениями науки и техники и знакомство с богатой литературой, посвященной вопросам творчества.

Требование простоты. Среди многих возможных решений инженерной задачи обычно есть сравнительно сложные и более простые, но менее эффективные. Простые идеи обычно наиболее экономичны в производстве при использовании и текущем ремонте, а также наиболее надежны в работе. А с точки зрения профессиональной гордости, решение, являющееся резким контрастом предыдущему, конечно, более всего приятно инженеру. По этим причинам хороший инженер не успокоится, пока максимально не упростит механизмы, передачи, производственный процесс, обслуживание и ремонт своего детища. Простота многих инженерных решений скрывает от непосвященного то, как много знаний, умений и усилий пришлось применить инженеру.

1.6.4 Принятие решения

На этом этапе основное внимание уделяется пристрастному рассмотрению решения. Итогом является появление рекомендованного решения. По окончании поисков необходимо отбросить ненужные решения, в результате чего будет достигнуто оптимальное решение. Поэтому за процессом расширения логически следует процесс сокращения.

Процесс принятия решения простирается от тщательнейших и исчерпывающих оценок, включающих массу измерений, исследований, предсказаний и сравнений, до беглых простых неофициальных суждений. Однако, хотя некоторые специфические особенности не повторяются, все же в большинстве случаев прежде, чем принять разумное решение, инженер должен предпринять четыре шага: 1) должны быть выделены критерии; 2) должна быть предсказана эффективность возможных решений; 3) необходимо сравнить предсказанные эффективности и 4) должен быть сделан выбор.

Выбор критериев. Главным критерием многих инженерных задач является окупаемость, т.е. прибыль от использования решения должна превышать расходы на его реализацию. Имеют значение именно расходы или польза от предполагаемого решения. Это, например, ожидаемый доход и стоимость разработки или реконструкции производства и распределения определенного вида продукции. Инженер редко описывает пользу, предполагаемую от внедрения своего предложения, не сказав, какой ценой будет достигнута эта польза. Окупаемость изделия зависит также от того, как выполняются такие подкритерии, как количество потребляемой энергии, требуемое обслуживание, надежность и безопасность.

Предсказание. Основная задача, стоящая перед инженером, – правильно предсказать то, как будут выполняться определенные критерии в том случае, если будет принято какое-то из возможных решений. Для этого инженер использует мнения других, экспериментирует с прототипами, математическими моделями, применяет наглядное, аналоговое и цифровое моделирование. Во многих случаях эти предсказания должны, если возможно, отражать финансовую сторону вопроса.

Сравнение возможных решений. Для того, чтобы сделать разумный выбор, нужно сравнить возможные решения с точки зрения выполнения заданных критериев. Если возможны денежные оценки, то полученные цифры сопоставляют так, чтобы можно было провести осмысленное сравнение решений. Один из способов провести такое сравнение – подсчитать, как быстро будут возвращены вложенные деньги.

1.6.5 Спецификация решений

После того как инженер отобрал нужное решение, физические параметры и характеристики решения должны быть точно определены, с тем, чтобы люди, которые будут заниматься его созданием, и те, кто будет ответственен за работу и ремонт, могли хорошо выполнить свои функции. Тот факт, что, помимо инженера, и другие люди будут строить его детище, налаживать и обслуживать его, придает особую важность тщательной подготовке документации прибора.

Одно из средств передачи данных о предполагаемом приборе, конструкции или процессе – это его инженерные чертежи. Эти тщательно приготовленные, раздеталированные, с проставленными размерами чертежи являются основным документом, описывающим решение инженерной задачи.

Другой способ описания – инженерный доклад, в который, помимо прочих аспектов, входят необходимость предлагаемого решения, само решение, обоснование его выбора.

Третий возможный способ – трехмерная наглядная модель предлагаемого решения. Она обычно оказывает большую помощь и приветствуется людьми, пытающимися представить облик устройства и его работу, основываясь только на чертежах. Такого рода модели помогают склонить на свою сторону заказчика, исполнителей, общественность.

Все этапы работы по проектированию так или иначе связаны с информацией. На этапе определения задачи информацию собирают и обрабатывают, на творческом этапе ее создают. На других этапах также происходят сбор, обработка, создание, отбор, оценка и передача информации. Очевидно, многое из этого закрепляется в уме у инженера. Часто эта деятельность физически проявляется очень слабо до тех пор, пока не появятся чертежи, доклады и модели. Абстрактность – одна из главнейших характеристик процесса.

Работа инженера редко заканчивается спецификацией решения. Часто в его обязанности входит завоевание признания его работы, наблюдение за ее внедрением и применением, контроль и оценка работы спроектированного устройства, а также принятие решения (или помощь в принятии решения), когда целесообразно выполнить модернизацию.

1.7 Квалификация инженера

Какие качества должен иметь человек, желающий стать инженером? Это фактические знания, которые он приобрел; мастерство, которым он обладает, наличие собственной точки зрения и постоянное стремление к повышению квалификации. Первейшая задача инженерного образования состоит в том, чтобы развить в студенте эти четыре составляющих. Если студент поймет, что ему как будущему инженеру необходимы эти свойства характера, то эффективность обучения значительно возрастет.

Применяя знания, инженер использует также свои математические способности и умение чертить. В процессе проектирования технологической системы инженер использует все свои знания, мастерство и опыт (см. рисунок 1.3). Он участвует в определении круга решаемых задач, выработке технических требований, применяет свои знания и изобретательность, чтобы обдумать различные варианты возможных решений, предсказать результаты, которые могут дать эти варианты решений, выбрать окончательный вариант и обосновать его. Мастерство, с каким будут проведены этапы всей этой работы, наиболее важно в деятельности инженера. Успех проекта в большой степени зависит от изобретательности инженера, потому что проектирование – в основном творческий процесс.

Проектируя конкретную технологическую систему, инженер рассматривает различные варианты решения, причем большинство он анализирует на моделях, блок-схемах и в прикидочных расчетах, потому что экономически нецелесообразно испытывать в реальных условиях каждый вариант. Таким образом, для того чтобы найти наилучшее решение задачи, инженер вынужден прибегать к моделированию и математическому анализу, использовать свой опыт и квалификацию – именно такой методикой очень часто пользуются инженеры.

Математика позволяет анализировать конкретные величины на отдельных этапах проектирования. Математика универсальна. С ее помощью можно предсказать поведение металлов, электричества, газов и т.д. Вот почему инженеру необходимо хорошо владеть этим универсальным оружием.

Другим мощным оружием инженера при выборе наилучшего решения задачи является моделирование. Моделирование – это экспериментирование, но не с реальными объектами, а с их моделями. Испытание модели самолета в аэродинамической трубе  пример моделирования.

Инженер, разрабатывающий технологию получения какого-либо продукта, широко применяет методы моделирования. При помощи моделей процессов и аппаратов на каждой стадии производства можно испытать различные способы ее проведения, системы регулирования и выбрать из них наилучшую, не касаясь промышленного производства.

Инженер должен так поставить эксперимент, чтобы получить максимум надежной информации при минимуме времени и затрат. При экспериментировании, как и на многих других этапах работы, инженеру приходится проводить много измерений. От мастерства инженера при экспериментировании и измерениях зависит ценность его заключений по результатам наблюдений. Даже наблюдая очень простые явления, квалифицированный инженер не станет спешить с выводами. Ведь выводы приходится делать на основании сравнительно небольшого количества наблюдений, измерений, когда на результат влияют случайные величины. Вот почему большое значение при обучении инженеров придают изучению причин ошибок, возможных при ограниченном числе измерений из-за влияния случайных величин, а также важности тщательной проверки на первый взгляд очевидных заключений. Статистические методы анализа дают инженерам способы объективной обработки измерений и результатов экспериментов.

Главнейшими задачами инженерного образования являются: развитие у студентов методов логического мышления, поощрение стремлений все понять, во всем разобраться, развитие способностей мыслить ясно и четко, развитие критического подхода к существующему, свойственного изобретателю. Недаром почти все лекции, читаемые во втузах, преследуют цель развить у студента способность к логическому мышлению.

Инженер должен не только хорошо владеть словом, но и уметь выразить свою мысль математически и графически. Графическое мастерство – это способность представить информацию в виде рисунков, эскизов, графиков. Для того чтобы будущие инженеры овладели мастерством, они изучают в вузе технику инженерного черчения.

1.7.1 Квалификационная характеристика выпускника по
направлению подготовки «Химическая технология

энергонасыщенных материалов и изделий»

Областью профессиональной деятельности выпускника являются такие ее виды, как:

разработка, проектирование, наладка, эксплуатация и совершенствование средств, методов получения и способов применения энергонасыщенных материалов (взрывчатые вещества и материалы, пороха, твердые ракетные топлива, пиротехнические композиции) и изделий на их основе;

создание технологии их промышленного производства и переработки в изделия, разработка и эксплуатация автоматизированных производств, машин и аппаратов для производства энергетических конденсированных систем, создание конверсионных и двойных технологии.

Объектами профессиональной деятельности выпускника являются:

взрывчатые вещества и материалы, пороха, твердые ракетные топлива, пиротехнические составы и их компоненты, изделия на основе энергонасыщенных материалов;

технологические процессы производства энергонасыщенных веществ и материалов;

приборы и методы исследований, методы оценки эффективности и практической пригодности энергонасыщенных материалов;

машины и аппараты, вспомогательное оборудование для производства энергонасыщенных материалов, их проектирование, производство, исследование, монтаж, наладка, эксплуатация и техническое обслуживание.

1.7.2 Виды профессиональной деятельности выпускника

Выпускники по направлению подготовки «Химическая технология энергонасыщенных материалов и изделий» должны выполнять следующие виды профессиональной деятельности:

производственно-технологическую;

проектно-конструкторскую,

научно-исследовательскую;

организационно-управленческую.

В зависимости от вида профессиональной деятельности выпускник может быть подготовлен к решению таких профессиональных задач, как:

а) производственно-технологическая деятельность:

осуществление технологического процесса в соответствии с требованиями технологического регламента в производстве энергонасыщенных изделий, материалов и их компонентов;

проектирование, монтаж, наладка и эксплуатация машин и аппаратов для производства энергонасыщенных материалов и изделий;

организация и эффективное осуществление входного контроля качества сырья, производственного контроля полуфабрикатов и параметров технологических процессов, качества готовой продукции;

эффективное использование материалов, оборудования, соответствующих алгоритмов и программ расчетов параметров технологического процесса;

проведение стандартных и сертификационных испытаний энергонасыщенных материалов и изделий;

осуществление метрологической поверки основных средств измерений энергонасыщенных материалов, веществ и изделий из них;

б) проектно-конструкторская:

формирование целей проекта, решение задач, определение критериев и показателей достижения целей, построение структуры их взаимосвязей, выявление приоритетов решения задач с учетом нравственных аспектов деятельности;

разработка обобщенных вариантов решения проблемы, анализ этих вариантов, прогнозирование последствий, нахождение компромиссных решений в условиях многокритериальности, неопределенности, планирование реализации проекта;

разработка проектов изделий, машин и аппаратов с учетом механико-технологических, эстетических, экономических параметров;

использование информационных технологий при разработке новых материалов, технологий и технологических аппаратов;

разработка проектов технических условий, стандартов и технических описаний новых материалов и изделий;

в) научно-исследовательская:

анализ состояния и динамики показателей качества объектов деятельности с использованием необходимых методов и средств исследований;

создание теоретических моделей, позволяющих прогнозировать свойства энергонасыщенных веществ, материалов и изделий;

разработка планов, программ и методик проведения исследований энергонасыщенных веществ, материалов и изделий;

анализ, синтез и оптимизация процессов обеспечения качества испытаний, сертификации продукции с применением проблемно-ориентированных методов;

г) организационно-управленческая:

организация работы коллектива исполнителей, принятие управленческих решений в условиях различных мнений;

нахождение компромисса между различными требованиями (стоимости, качества, безопасности и сроков исполнения) как при долгосрочном, так и при краткосрочном планировании и определение оптимального решения;

оценка производственных и непроизводственных затрат на обеспечение качества продукции.

1.7.3 Квалификационные требования

Для решения профессиональных задач инженер:

составляет планы размещения оборудования, технического оснащения и организации рабочих мест, рассчитывает производственные мощности и загрузку оборудования;

участвует в разработке технически обоснованных норм выработки, норм обслуживания оборудования;

рассчитывает нормативы материальных затрат (нормы расхода сырья, полуфабрикатов, материалов, энергии);

рассчитывает экономическую эффективность проектируемых изделий и технологических процессов;

осуществляет контроль за соблюдением технологической дисциплины в цехах и правильной эксплуатацией технологического оборудования;

разрабатывает и принимает участие в реализации мероприятий по повышению эффективности производства, направленных на сокращение расхода материалов, снижение трудоемкости, повышение производительности труда;

анализирует причины брака и выпуска продукции низкого качества и пониженных сортов, принимает участие в разработке мероприятий по их предупреждению, а также в рассмотрении поступающих рекламаций на выпускаемую предприятием продукцию;

разрабатывает методы технического контроля и испытания продукции;

участвует в составлении патентных и лицензионных паспортов, заявок на изобретения и промышленные образцы;

рассматривает рационализаторские предложения по совершенствованию технологии производства и делает заключения о целесообразности их использования;

участвует в проведении научных исследований или выполнении технических разработок;

осуществляет сбор, обработку, анализ и систематизацию научно-технической информации по теме;

проектирует средства испытания и контроля, оснастку, лабораторные макеты, контролирует их изготовление;

принимает участие в стендовых и промышленных испытаниях опытных образцов проектируемых изделий;

подготавливает исходные данные для составления планов, смет, заявок на материалы, оборудование и т.п.;

разрабатывает проектную и рабочую техническую документацию, оформляет законченные научно-исследовательские и проектно- конструкторские работы;

участвует во внедрении разработанных технических решений и проектов, в оказании технической помощи и осуществлении авторского надзора при изготовлении, испытаниях и сдаче в эксплуатацию проектов изделий, объектов;

изучает специальную литературу и другую научно-техническую информацию, достижения отечественной и зарубежной науки и техники в области технологии производства энергонасыщенных веществ, материалов и изделий;

подготавливает информационные обзоры, а также рецензии, отзывы и заключения на техническую документацию.

Инженер должен знать:

постановления, распоряжения, приказы, методические и нормативные материалы по технологической подготовке производства;

технологию производства и переработки энергонасыщенных веществ, материалов и изделий;

перспективы технического развития предприятия;

системы и методы проектирования технологических процессов и режимов производства;

основное технологическое оборудование и принципы его работы;

технические характеристики и экономические показатели лучших отечественных и зарубежных технологий и изделий;

технические требования, предъявляемые к сырью, материалам, готовой продукции;

стандарты и технические условия;

нормативы расхода сырья, материалов, топлива, энергии;

виды брака и способы его предупреждения;

порядок и методы проведения патентных исследований;

основы изобретательства;

методы анализа технического уровня технологии энергетических материалов и изделий;

современные средства вычислительной техники, коммуникаций и связи;

основные требования организации труда при проектировании технологических процессов;

методы исследований, проектирования и проведения экспериментальных работ;

специальную научно-техническую и патентную литературу по тематике исследований и разработок;

назначение, условия технической эксплуатации проектируемых изделий, объектов;

стандарты, технические условия и другие руководящие материалы по разработке и оформлению технической документации;

основы экономики, организации труда и организации производства;

основы трудового законодательства;

правила и нормы охраны труда.

1.8 Инженерные задачи

Инженерное дело – это решение инженерных задач. Задача часто возникает тогда, когда нужно перейти от одного физического состояния продукта к другому, например, от муки к хлебу. У любой задачи есть начальные условия, которые называют начальным состоянием системы, или входом, а то состояние, которого нужно достичь, называют конечным состоянием, или выходом. Некоторые задачи в таком представлении могут выглядеть следующим образом: руда – металл; проволока – канцелярская скрепка; зерно – хлеб; древесина – бумага; химическое соединение – взрывчатое вещество; первокурсник – выпускник втуза.

Большинство задач такого рода имеет огромное число решений, т.е. различных способов перехода из одного состояния в другое. Конечно, не все эти варианты следует принимать к рассмотрению, но тем не менее они существуют. Собственно говоря, если нет различных способов достижения требуемого результата, то нет инженерной задачи.

Инженерная задача – это нечто большее, чем нахождение одного решения; она требует нахождения предпочтительного метода достижения желаемого результата. Так, например, для большинства производственников небезразличны цена, производительность, степень безопасности, надежность механизмов. Основной признак, по которому одно решение выбирается из многих возможных, называется крите-рием.

При переходе начального состояния  в конечное часто существуют определенные средства, применение которых неизбежно, потому что они определены теми, с чьим авторитетом инженер должен считаться. Допустим, например, что при получении хлеба нужна печь, а не электрическая плитка.  Средства, которые должны быть обязательно применены при решении задачи, называются ограничениями.

Таким образом, задача существует тогда, когда требуется перейти от одного состояния к другому, если существует более чем одно возможное решение и если все возможные решения не очевидны. Способ изображения инженерных задач с помощью «черного ящика» показан на рисунке 1.7. При таком способе представления задач необходимые преобразования заключены в «черном ящике», содержимое которого неизвестно, а известны лишь вход и выход. В «черном ящике» могут быть ограничения или критерии оценки возможных решений.

Инженерная задача  законченная единица инженерной деятельности.

Инженерная задача возникает всякий раз, когда требуется перейти от исходного состояния к желаемому состоянию, причём пути перехода заранее неочевидны, и их «цена» различна.

Конструкторская задача имеет место в том случае, если пути достижения конечного состояния в принципе ясны, и требуется проектирование изделия, технологии, системы мер.

Изобретательская задача имеет место в том случае, если конструкторская задача не имеет удовлетворительного решения, и требуется сотворить новый принцип достижения конечного состояния.

Задача проектирования  сложная комплексная задача, являющаяся совокупностью конструкторских задач, в которую могут иногда входить отдельные изобретательские задачи.

Задача изготовления  сложная комплексная задача, являющаяся совокупностью конструкторских задач и, возможно, изобретательских (последнее говорит о непроработанности этапа постановки на производство).

Задача эксплуатации – комплексная задача, выражающая комплексный подход к потреблению конечного результата как выражению задач изобретения и проектирования.

Задача ликвидации  сложная комплексная задача, являющаяся совокупностью конструкторских задач и, возможно, изобретательских.

Прямыми инженерными задачами являются конструкторские и изобретательские задачи стадий жизненного цикла изделия.

Обратные задачи  по выделению нежелательных эффектов (НЭ) на разных стадиях жизненного цикла технической системы (ТС) делятся на три группы:

 конструкторские задачи по ремонту и предотвращению НЭ;

 выявление причин «брака функционирования» ТС в конкретном окружении (наблюденного НЭ): инженерно-исследовательские задачи первого типа;

 нахождение технических решений (ТР), устраняющих выявленный НЭ: изобретательские задачи;

 прогноз совокупности возможных НЭ (в особенности опасностей и аварий): инженерно-исследовательские задачи второго типа.

1.9 Инженерное дело на практике

Следует рассмотреть пример решения инженерной задачи в повседневной работе инженера. После краткого описания проекта следуют комментарии наиболее важных сторон решения инженерной задачи.

Электронная вычислительная машина для обработки информации. Один из инженеров компании, изготовляющей электронную радиоаппарату, разработал проект диагностической электронной вычислительной машины (ЭВМ), предназначенной для помощи врачу при определении диагноза болезни. Врач, осматривая пациента, вводит результаты осмотра в ЭВМ. Машина обрабатывает поступившую информацию, сравнивая ее со сведениями, накопленными в блоке памяти, и выдает заключение.

В таком заключении ЭВМ обычно указывает несколько возможных заболеваний и степень вероятности каждого из них. Так, например, получив данные о симптомах заболевания и поведения, о самом пациенте (возраст, пол, вес, курит пациент или нет и пр.), ЭВМ может указать, что вероятность заболевания А составляет 12 %, заболевания В – 73 % и заболевания С – 2 %. Эти данные ЭВМ сообщает на основе сравнения заложенных в ее блок памяти симптомов болезней большого числа пациентов со сведениями о новом больном. Эту же ЭВМ лишь с небольшими переделками можно использовать для определения неисправностей различной аппаратуры, скажем, автомобильного мотора.

Перед началом разработки такой ЭВМ дирекция компании должна убедиться, что выпуск ЭВМ принесет прибыль. Поэтому инженеру, предложившему разработать и выпускать такую ЭВМ, поручают составить проект предварительных технических требований к ЭВМ, разработать ее спецификацию, составить примерную смету стоимости разработки и производства. Если после таких предварительных расчетов окажется, что ЭВМ можно разработать и начать выпуск при таких затратах, которые в конечном итоге будут возвращены компании, то инженеру поручат закончить проектирование ЭВМ.

Среди других тактико-технических требований, предъявляемых к ЭВМ, может быть указана необходимость выдавать диагноз не позже, чем через 30 с после ввода данных; машина не должна занимать много места и должна питаться от электросети переменного тока. Дирекция компании может дать инженеру двухмесячный срок на составление предварительной спецификации и расчетов.

Комментарии. С точки зрения инженера рассмотренная выше задача заключается в отыскании наиболее выгодного перехода от суммы сведений о симптомах болезни к установлению вероятности того или иного заболевания. Проектируемая ЭВМ должна удовлетворять ограничениям, т.е. выдавать диагноз через 30 с, не быть громоздкой и работать от электросети переменного тока. Кроме того, машина должна быть минимальной по стоимости (один критерий), отвечать вкусам будущих покупателей (другой критерий). Проект ее должен быть разработан в назначенный срок – за два месяца.

В процессе проектирования инженер использует свои знания
и изобретательность, чтобы найти разнообразные варианты решения поставленной задачи. Одним из этих вариантов может быть использование ряда электронных приборов, установленных в кабинетах врачей. С помощью такого компактного прибора врач может передавать данные о симптомах заболевания на вход главной ЭВМ и получать от нее напечатанный диагноз. Другой вариант решения: можно установить
у каждого врача совершенно независимую ЭВМ, чтобы определение диагноза производилось в кабинете. Достоинства этих двух вариантов решения очевидны, но совершенно не очевидны связанные с каждым из них затраты.

Инженер обдумывает также различные способы ввода данных в ЭВМ и вывода из нее результатов, различные пути обработки данных. Сочетание этих и многих других вариантов приводит к большому числу возможных систем, причем все они могут быть реализованы, но не все в равной мере подходящими. Необходимо оценить эти варианты и прийти к одному, наилучшему решению.

Проектируя ЭВМ, инженер должен работать с людьми различных специальностей. Среди них специалисты по сбыту, у которых он узнает о требованиях заказчиков. Он консультируется также с врачами и работает в тесном контакте с производственниками, чтобы определить, как наиболее целесообразно может быть построен избранный вариант машины. Инженеру понадобится также консультация со специалистами по телефонии, так как он собирается использовать телефонные линии для передачи информации, и со многими другими специалистами.

Разработав проект, инженер представляет его дирекции компании со сметой производственных расходов.

На первом этапе, когда для решения задачи требуется получить тот или иной результат, о ней обычно говорят в общих чертах, например, требуют разработать экономичный способ использования энергии приливов и отливов.

Существует множество путей решения задачи. Группа инженеров должна рассмотреть многие из них. Конечно, их знание и опыт играют немаловажную роль, но главное, что требуется от каждого инженера, – это изобретательность.

Оценивая различные возможные решения, инженер полагается на свое мнение, так как у него нет времени на исчерпывающий анализ всех возможных решений. Таким образом, главное, что характеризует инженерное искусство, – это творческий подход при рассмотрении возможных вариантов решений и собственное мнение при их оценке.

При разработке проекта инженерам приходится принимать решение, так как заданные им сроки не всегда соответствуют реальным возможностям. В результате инженер должен найти наилучшее решение, не имея достаточного времени для оценки всех или большинства из них.

Значение экономики в инженерном деле трудно преувеличить. Для того чтобы инженер приносил пользу обществу, изделия, изготовленные по его проектам, должны быть нужными и доступными по цене потребителю. Инженер всегда должен думать об интересах производства как с технической, так и с экономической точки зрения.

Инженер должен решать задачи, которые формулируются обычно в виде общих требований к функциям, выполняемых прибором. Задача инженера – реализовать эти требования в конкретном устройстве (сооружении или технологическом процессе), которое дает нужный технико-экономический эффект. Для того чтобы прийти к такому решению, инженер должен применить свои знания, изобретательность, выделяя из множества возможных вариантов решений наилучшие, оценить эти варианты с точки зрения множества неуловимых и часто противоречивых критериев. Ограниченное время не позволяет всегда дать исчерпывающее описание всех возможных решений. Вместо этого инженер вынужден полагаться на свое собственное суждение. Чрезвычайно редко можно сейчас встретить инженерную задачу, в которой экономические показатели не имеют значения.

1.10 Учебный план подготовки инженеров

Учебный план вуза  это утвержденный Министерством образования документ, в котором устанавливается перечень подлежащих изучению курсов с указанием объема в часах, отводимого на лекции, лабораторные и практические занятия, расчетно-графические и курсовые работы.

Лекция является одной из основных форм обучения и воспитания студентов. На лекциях систематически излагаются основные разделы дисциплин, рассматриваются методы решения главнейших инженерных задач, дается научный анализ изучаемым явлениям, процессам, конструкциям.

Лабораторные занятия позволяют углублять и закреплять теоретические знания, получаемые студентами на лекциях, проверять экспериментально научно-теоретические положения, знакомиться с оборудованием, приборами, материалами, изучать на практике методы научных исследований.

Учебные планы по многим дисциплинам предусматривают семинары, практические занятия, расчетно-графические работы, которые следуют за лекциями.

Практические занятия развивают и закрепляют у студентов навыки систематической самостоятельной работы над учебным материалом, вырабатывают навыки применения теоретических знаний к решению практических задач.

Наряду с перечнем курсов, изучаемых в вузе, учебный план включает также практику студентов на промышленных предприятиях. Практика на заводах сближает студента с избранной специальностью, определяет место будущей работы, способствует закреплению полученных знаний путем решения практических задач, возникающих на производстве, практического изучения технологических процессов, ознакомления с конструкциями и условиями эксплуатации машин и аппаратов. Она вводит студента в производственные условия работы и помогает овладевать основными навыками по данной специальности.

В высших технических учебных заведениях страны установилась следующая система производственной практики: на младших курсах на первой практике проводится общее ознакомление студентов с заводом, и они работают в период практики непосредственно в цехах. На старших курсах студенты проходят практику по специальности, связанную с изучением производственного процесса, оборудования, экономики и организации производства.

На последнем курсе проводится практика по теме дипломного проекта, во время которой студенты овладевают навыками работы инженера на заводе или в научно-исследовательском институте и подбирают материал для дипломного проекта.

Курс обучения в высшем техническом учебном заведении заканчивается большой и ответственной работой  дипломным проектом, который является проверкой знаний, полученных студентом, его творческой самостоятельности в решении инженерно-технических задач.

Основной формой учета знаний студентов в высших технических учебных заведениях является экзамен и зачет. Учебными планами строго регламентируются дисциплины, по которым проводятся экзамены и зачеты, и предусматривается время на проведение зимних и весенних экзаменационных сессий.

Содержание учебных планов подчинено решаемым высшими учебными заведениями задачам, решаемым высшими учебными заведениями по подготовке достойных высококвалифицированных специалистов, хорошо знающих свое дело и умеющих применять свои знания на практике.

Учебный план подготовки инженеров по специальностям включает изучение фундаментальных наук, общественных и гуманитарных наук, общеинженерных и специальных дисциплин.

Как правило, студенты всех инженерных специальностей в вузе, в соответствии с учебными планами, должны приобрести глубокие знания в области фундаментальных наук: математики, физики, химии.

Математика играет исключительно важную роль в практической деятельности инженера. Нет ни одной отрасли машиностроения, которая не пользовалась бы услугами этой древнейшей науки. Изучая математику, студенты получают знания, необходимые для успешного усвоения других курсов, для подготовки к будущей практической деятельности.

Сейчас нельзя представить деятельность крупных предприятий без использования электронных вычислительных машин. Инженер должен уметь обращаться с электронной вычислительной машиной и пользоваться основными программами и редакторами применительно к овладеваемой специальности. Поэтому в учебных планах инженерных специальностей имеются соответствующие курсы дисциплин.

Важное значение в подготовке инженеров имеет изучение физики. Физика получила большое развитие, выразившееся в глубоком проникновении в различные области техники. Физика все в большей степени становится теоретической базой техники. Особенно важными для инженера по технологии производств являются такие разделы, как физика твердого тела, физика жидкого состояния, ультразвук и др.

Использование новых материалов, в частности полимеров, успешное ведение современного технологического производства невозможны без глубоких знаний химии, которые необходимы для успешного изучения общеинженерных и специальных дисциплин и для будущей практической деятельности.

Следует отметить, что многие технологические процессы основываются на использовании физико-химических и химических процессов. Такими процессами являются электрохимическое полирование, химический метод обработки, химико-термическая обработка рабочих поверхностей деталей машин и др.

Одним из основных направлений развития научных основ технологии производств в различных отраслях следует считать установление более тесных связей с фундаментальными науками (математикой, физикой, химией) и использование их достижений в практике производств. Можно привести много примеров (магнитно-импульсная, электронно-лучевая и электроэрозионная обработка и др.), показывающих, как такие связи позволили создать новые методы обработки или способствовать выбору более оптимального решения той или иной технологической проблемы.

Важная роль в подготовке высококвалифицированных специалистов в вузах отводится общественным дисциплинам. Изучаются эти дисциплины на протяжении всего периода обучения в вузе. К гуманитарным наукам в техническом вузе относится иностранный язык.
Овладение иностранными языками дает возможность шире использовать знания, накопленные человечеством на протяжении веков, и знакомиться в подлинниках с зарубежными научно-техническими достижениями.

Цикл общеинженерных дисциплин, изучаемых в вузах, включает теоретическую механику, сопротивление материалов, теорию механизмов и машин, детали машин и подъемно-транспортные устройства, материаловедение, взаимозаменяемость, стандартизацию и технические измерения, гидравлику и гидравлические машины, электротехнику, процессы и аппараты производств и др.

Прогресс в создании новой техники, наиболее совершенных аппаратов, машин и механизмов, новых технологических процессов и оборудования знаний в области анализа нагрузок различных элементов механизмов, их структуры и законов движения под действием внешних сил и сил сопротивления, расчета инженерных сооружений на прочность и жесткость. Указанные вопросы рассматриваются в курсах «Теоретическая механика», «Теория механизмов и машин», «Сопротивление материалов». Завершает этот цикл общеинженерных дисциплин курс «Детали машин», в котором освещаются методы, правила и нормы проектирования деталей, исходя из заданных условий их работы в машине, обеспечивающие придание деталям наивыгоднейших форм, размеров, выбор необходимых материалов и назначение технических условий изготовления деталей.

Курс «Материаловедение» знакомит студентов с взаимосвязью между структурой и свойствами материалов, применяемых в технике, и дает необходимые сведения для рационального выбора материала деталей машин.

Важным среди общеинженерных курсов, читаемых всем инженерным специальностям вузов, является курс «Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения», в котором излагаются основы учения о взаимозаменяемости деталей и технике измерений, и который связывает конструкторские и технологические дисциплины.

Основные законы движения жидкостей рассматриваются в курсе «Гидравлика и гидравлические машины». Важность и значение этого курса для подготовки инженеров в технических вузах в настоящее время возрастает, так как область применения гидравлических передач в машиностроении непрерывно расширяется.

Ввиду широкого распространения и усложнения схем электрооборудования всевозможных машин для всех инженерных специальностей важны знания в области электротехники, которые излагаются на соответствующих курсах.

К общеинженерным курсам относятся также курсы: «Термодинамика и теплопередача», «Технология конструкционных материалов». Курс «Технология конструкционных материалов» является комплексной дисциплиной, содержащей совокупность знаний о способах получения машиностроительных материалов и средствах их физико-химической переработки с целью придания им свойств и конфигурации, необходимых в производстве. В курсе даются основные сведения о различных отраслях производства: металлургии черных и цветных металлов, литейном производстве, обработке металлов давлением, сварке и резке, обработке резанием, а также о свойствах и обработке неметаллических материалов.

Курс «Технология конструкционных материалов» создает технологические основы для выполнения студентами проекта по деталям машин и базу для усвоения специальных инженерных дисциплин.

Специальные дисциплины читаются только студентам определенной специальности. Они знакомят студентов с основами теории, расчета, конструирования и эксплуатации машин конкретного назначения, а также с конкретными технологическими процессами, их теорией, расчетом, аппаратурным оформлением и др. К специальным дисциплинам также относится экономика промышленности; организация, планирование и управление предприятием; автоматизированная система управления предприятием.

В нашей стране проведены огромные научно-методические работы, в результате которых сформировались рассматриваемые профилирующие курсы, являющиеся не сборником рецептов и описанием отдельных достижений практики, а дисциплинами, имеющими тесную связь с фундаментальными и общеинженерными курсами, освещающими на весьма высоком теоретическом уровне научные основы технологии машиностроения, общие принципы проектирования машин и аппаратов и их эксплуатации.

Инженер в значительной степени объясняется языком чертежа. Чертеж необходим для изготовления детали. Он дает представление о размерах и форме детали, материале из которого она изготовлена, допусках на размеры и др. Чертеж имеет интернациональный характер. Он понятен каждому технически грамотному человеку. С помощью сборочных чертежей уясняется взаимное расположение деталей, их соединение и крепление. Они дают представление об устройстве узла, механизма или машины.

В своей практической деятельности при разработке конструкции машины и технологии изготовления ее деталей инженеру приходится выполнять чертежи чаще, чем писать служебные документы, чаще
читать чертежи, чем читать соответствующие руководящие материалы и др. Поэтому в вузе необходимо научиться хорошо владеть умением проектировать всевозможные механизмы и быстро читать чертежи машин, аппаратов, узлов.

Общую геометрическую интуицию и пространственное представление человека в значительной степени расширяет изучение курса «Начертательная геометрия» и выполнение заданий по инженерной графике. Подготовка студентов по черчению способствует развитию у них навыков чтения чертежей, техники черчения, использования средств (приспособлений), применяемых при выполнении графических работ в конструкторских бюро и на предприятиях.

Большую роль в развитии навыков проектирования, самостоятельной творческой работы студентов играет курсовое и дипломное проектирование. Проект состоит из графической части и расчетно-пояснительной записки. Проектирование способствует закреплению, углублению и обобщению знаний, полученных студентами за время обучения, и применению этих знаний к решению конкретной инженерной задачи. В учебных планах число проектов по большинству технических специальностей установлено в количестве 56. Последний проект студента является дипломным, на основе которого Государственная экзаменационная комиссия решает вопрос о присвоении студенту квалификации инженера.

Чтобы выполнить проект, необходимо овладеть основами пространственного воображения, основами конструирования и расчета деталей и принципами их сопряжения в машины и механизмы. Нужны знания по технологии, процессам и аппаратам, экономике и организации производства. Требуется овладеть навыками по сбору информации и ее использованию при решении инженерных задач. Этим целям отвечают соответствующие дисциплины и практика. Поэтому к дипломному проекту студент готовится на протяжении всей учебы в институте. В работе над проектом студент должен показать умение самостоятельно решать инженерные задачи и проявить свои творческие способ-ности.

Опыт показывает, что наиболее часто оригинальные проекты выполняют студенты, которые в результате глубокого овладения знаниями в избранной области подходят к дипломному проектированию с зародившимися идеями создания новых конструкций или разработки новых технологических процессов.

В дипломном проекте чрезвычайно желательны элементы научно-исследовательского характера. Такие проекты всегда высоко оцениваются экзаменационными комиссиями.

Опыт показал, что с наибольшим успехом разрабатываются темы, выдвигаемые непосредственно предприятиями. Темы таких проектов могут выдвигаться профилирующей кафедрой и соответствовать разрабатываемой ею научной тематике, а также возникать во время прохождения студентами практики на заводе, работы в конструкторском или технологическом бюро.

Особенно полезными оказываются дипломные проекты по разработке новых перспективных машин и технологических процессов, которые на многие годы определяют направление будущей производственной деятельности выпускника вуза. В настоящее время в вузах реальные дипломные проекты составляют значительную часть.

Стремление к самосовершенствованию. В процессе работы инженер постоянно расширяет звания, приобретенные во втузе. Рост инженерных знаний, накопление опыта и расширение кругозора продолжаются и после окончания втуза. Молодой инженер читает технические книги и журналы, участвует в конференциях научно-техни-ческих обществ и учится на курсах повышения квалификации. Диплом инженера – это лишь конец одного отрезка жизни и начало другого. Обучение во втузе направлено на создание у молодого инженера хороших задатков в долгом процессе самосовершенствования. Окончивший втуз студент – это еще не инженер. Ему требуется еще много для того, чтобы он стал квалифицированным инженером.

2 ПРОИЗВОДСТВО ЭНЕРГОНАСЫЩЕННЫХ
МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ

Подготовленный специалист по направлению «Химическая технология энергонасыщенных материалов и изделий» владеет знаниями в области промышленного производства, технологического оформления процессов получения взрывчатых веществ (ВВ), особенностей аппаратурного содержания производств, методов контроля параметров производства и автоматического управления. Инженер, работающий в области получения ВВ, в своей деятельности использует знания и умения, основанные на достижениях теоретической химии, математики и физики, которые являются базой современной технологии ВВ. При этом необходимо уметь устанавливать количественную зависимость между отдельными параметрами и составлять математическое описание процессов, что позволяет проводить моделирование процессов и устанавливать оптимальные условия интенсификации и автоматизации производства.

Специфика переработки энергонасыщенных материалов и производства изделий накладывает особый отпечаток на деятельность инженера в данной области. Факторы, обусловливающие технологическое оформление процесса производства ВВ, разнообразны. Учет их влияния обычно сводится к построению наименее опасного и вместе с тем наиболее экономически целесообразного процесса. Последнее подразумевает обеспеченность сырьем и его оптимальную стоимость, хороший выход и качество целевого продукта, высокую производительность простоту аппаратурного оформления и т.п. Исключительно важное значение имеет повышение эффективности использования сырья и энергии. Первая задача может быть решена созданием безотходных производств, что наиболее целесообразно и с точки зрения охраны окружающей среды. Одно из направлений решения второй задачи – использование теплоты химических реакций, например, для нагрева воды, применяемой для промывки продукта или отопления зданий.

Особый подход к проектированию технологических процессов и эксплуатации оборудования производств ВВ основан на особых требованиях, предъявляемых к применению исходных материалов и производству готовых изделий.

Одной из особенностей промышленных предприятий, производящих ВВ, по сравнению с предприятиями других отраслей, является угроза вспышки или взрыва, при реальной возможности которых происходит работа. Поэтому необходимо с неослабевающим вниманием следить за всеми операциями, связанными со взрывчатым материалом, и постоянно заботиться о безопасности труда. Технике безопасности в производстве ВВ уделяется особое внимание. Только тот технологический процесс применим, который наименее опасен и менее сложен в производстве. Необходимо помнить, что ВВ опасны лишь при известных условиях, и задача технолога состоит в том, чтобы исключить возможность возникновения этих условий, предусмотреть все возможные вольные и невольные отклонения от режима и не допустить возникновения опасности. Поэтому при разработке технологии, выборе сырья, аппаратуры, оборудования и инструмента должны быть особо выделены все опасные операции и приняты необходимые профилактические меры. На опасных операциях должны широко применяться автоматические контрольно-измерительные приборы, электронная техника и автоблокировка.

К основным специфическим требованиям можно отнести условия, обеспечивающие нераспространение пожара или взрыва с одной фазы производства на другую и эффективное предупреждение возможных взрывов и пожаров. Выполнение этих требований наиболее надёжно обеспечивает непрерывное производство с автоматическим и дистанционным управлением, которое позволяет вывести обслуживающий персонал из здания во время технологического процесса.

Соответственно, конструктивное и технологическое оформление должно обеспечить производительность, качество и надежную работу при возмущающих воздействиях (пределы должны точно определяться регламентом).

Повышенные требования предъявляются к размещению оборудования в зданиях. Выполнение таких требований обеспечивает безопасное ведение технологического процесса, создание условий для нормальной работы людей и своевременного их вывода в случае аварии в безопасные зоны.

Технологическое оформление процессов получения ВВ базируется на свойствах исходных, промежуточных и конечных продуктов и определяется характером протекающих реакций (тепловой эффект, газовыделение и т.п.). Например, большое значение имеет скорость реакции. Технологические процессы строят так, чтобы можно было воздействовать на скорость, изменяя ее в ту или иную сторону и создавая тем самым возможность управления процессом.

Технология ВВ изучает заводское оформление химических и физических процессов превращения исходных материалов в готовое ВВ. Многие ВВ можно получать из различных исходных материалов и несколькими методами. При выборе наиболее рационального из них для заводского оформления необходимо знать все возможные варианты синтеза, а также механизм и кинетику происходящих при этом химических превращений. Сравнение этих вариантов по всем показателям позволяет сделать правильный выбор технологического процесса и аппаратурного оформления стадии производства. В связи с этим, специфические требования предъявляются к конструкциям оборудования и его эксплуатации в рамках производств по получению ВВ.

При проектировании оборудования предприятий должны быть выполнены все необходимые требования:

расчет на прочность и выбор конструкции с учетом вида перерабатываемого материала и технологического процесса;

выбор материала для изготовления машин, аппаратов и коммуникаций с учетом агрессивности, пожаро- и взрывоопасности среды;

требования к элементам конструкции (недопущение застойных зон);

требования к качеству сварных соединений;

требования к уплотнениям;

требования к перемешивающим устройствам;

требования к теплообменникам;

требования надежности работы машин и оборудования, средств автоматики и дозирующих устройств.

Из-за специфики технологического процесса (непрерывность, отсутствие людей в рабочих помещениях, точность дозирования и большая взрывоопасность) каждая остановка или отказ могут привести к браку, аварии.

Непременным условием длительности бесперебойной работы являются механическая надежность, конструктивное совершенство и эксплуатационные достоинства.

Механическая надежность оборудования характеризует прочность, жесткость, устойчивость, долговечность и герметичность. Прочность оборудования тесно связана с требованиями по безопасности. Чтобы снизить опасность, всякий процесс предпочтительно вести в замкнутом объеме. Так вальцевание менее опасно, чем прессование (на вальцах могут быть вспышки, на прессах  взрывы).

Конструктивное совершенство характеризуется простотой устройства, малым весом и габаритами, малыми затратами на изготовление, высоким КПД.

Эксплуатационные достоинства характеризуются удобством, простотой и дешевизной эксплуатации.

Под неизменностью технологической фазы понимается способность технологического оборудования в течение определенного интервала времени выполнять все заданные ему функции при сохранении значений рабочих характеристик в пределах, установленных регламентом технологического процесса.

Под отказом понимается событие полной утраты оборудованием свойства выполнять заданные ему функции или выход параметров за допустимые пределы.

Повысить надежность машин и средств автоматизации можно:

совершенствуя их конструкции;

совершенствуя качество изготовления деталей машин;

соблюдая правила эксплуатации.

Чтобы соответствовать предъявляемым требованиям:

инженер должен знать устройство машин, принцип их действия, строго соблюдать правила технического обслуживания и ремонта;

технолог должен уметь производить механические и технологические расчеты узлов и деталей машин, обладать знаниями по теории и прикладным наукам.

Промышленность ВВ представляет собой высокоразвитую область техники, имеющую огромное значение для обороны страны и в общей системе народного хозяйства. Помимо обычного применения в таких боеприпасах, как артиллерийские снаряды, бомбы, торпеды, мины и боевые части ракет, ВВ используются также для приготовления твердого ракетного топлива, для возбуждения взрыва атомных бомб, для оборонительных заграждений территории и др.

В настоящее время ВВ широко используются при строительстве, на гидромелиоративных работах, в горнодобывающей промышленности, в сельском хозяйстве и в других отраслях народного хозяйства. Применяются методы резки, штамповки, сварки и упрочнения металлов взрывом.

Полная автоматизация, включающая автоматический контроль и автоматическое управление, является желательной формой технологического оформления производства ВВ, так как, исключая участие людей, обеспечивает большую надежность и безопасность работы. С этой целью широко используются непрерывные установки и непрерывные линии. Кроме того, автоматизированное производство имеет технико-экономические преимущества.

Математическое описание производства на основе изучения принципов действия объектов, их конструктивных и технологических параметров, характера и особенностей протекания в них процессов преследует  цель описать стационарные и переходные режимы работы. Это дает возможность провести динамическое исследование при самых различных параметрах и возмущающих воздействиях, связанных со спецификой аппаратов.

2.1 История возникновения и развития энергонасыщенных

материалов и изделий

Целую эпоху истории человечества занимает время от открытия способа добывания огня до изобретения пороха. За это время человеческое общество в большинстве стран прошло формации от первобытнообщинного строя и рабства до феодализма. В период развития и гибели этих общественных формаций человек медленно познавал окружающую природу, медленно учился использовать в своих интересах ее богатства, соответственно, медленно развивалась техника. Так, от открытия лука и стрел до изобретения пороха и огнестрельного оружия прошли тысячелетия.

Открытие селитры и изобретение пороха. В глубокой древности, за сотни лет до нашей эры, в Китае была открыта селитра. Китайцы впервые обнаружили способность селитры поддерживать горение и использовали ее в зажигательных составах, а позже – для изготовления ракет, служивших для метания стрел.

В течение многих столетий происходил процесс постепенного совершенствования селитросодержащих составов, подбора для них различных компонентов в различных соотношениях, улучшения способа их обработки, в результате чего пришли к веществу с неизвестными до этого взрывными свойствами  пороху, который называется теперь дымным, или черным, порохом. Примерно в 600 г. н.э. китайский ученый Сунь-Сы-Мяо описал состав и рецепт приготовления пороха. Сведения о селитре и ее применении перешли от китайцев в Индию, а затем к арабам и грекам.

Появление огнестрельного оружия. Появление пороха было необходимой предпосылкой для возникновения огнестрельного оружия. С другой стороны, появление огнестрельного оружия было подготовлено развитием метательного оружия в доогнестрельную эпоху. Созданные в процессе развития лука и метательных машин аркбалиста арбалет и аркебуз по многим признакам напоминают огнестрельное оружие. Для метания стрел (арбалет и аркебуз) и пуль (аркебуз) служила упругая сила натянутой тетивы. Потребовалась творческая деятельность не одного поколения, чтобы заменить работу натянутой тетивы работой пороховых газов и создать огнестрельное оружие, пригодное для практического применения.

В 1132 г. в Китае было изобретено огнестрельное оружие, ствол которого был сделан из длинной бамбуковой трубки. В Западной Европе огнестрельное оружие появилось в первой половине ХIV в. В Московской Руси порох и огнестрельные орудия появились до 1382 г., ибо известно, что в этом году порох был применен для артиллерийской стрельбы при обороне Москвы от нашествия татарского хана Тохтамыша.

Дымный порох. Со времени появления огнестрельного оружия и примерно до середины ХIХ в., т.е. на протяжении почти 500 лет, кроме дымного пороха не было найдено ни одного нового взрывчатого вещества, практически пригодного для метательных целей, для снаряжения гранат или для взрывных работ. Вследствие рутины и косности феодального строя, господства церкви в духовной жизни наука и техника развивались крайне медленно. Лишь с возникновением и развитием капитализма ускоряется процесс развития естественных наук, в том числе химии, физики, и создаются условия для открытия новых взрывчатых веществ.

Крупнейшую роль в развитии дымного пороха сыграли работы
М.В. Ломоносова, на основе которых в конце ХVIII в. было установлено рациональное соотношение между компонентами этого пороха, сохранившееся по настоящее время; тогда же была усовершенствована технология производства дымного пороха.

Способы воспламенения пороха. Начиная с первых образцов стрелкового оружия и до начала ХIХ в., т.е. в течение 500 лет, огонь сообщали пороху через «затравку». Оружие имело запальное отверстие, которое расширялось наружу и заканчивалось полкой для затравочного пороха. Вначале затравочный порох воспламеняли с помощью кусочков тлеющего угля, в дальнейшем – раскаленным прутом, еще позже с помощью фитиля. В ХVI в. появились искровые замки, из которых наиболее совершенным был кремниевый замок, введенный в русских войсках Петром I в 1701 г. и служивший в военном оружии около 150 лет, до Крымской войны включительно. Кремниевый замок обладал рядом серьезных недостатков. Поэтому с конца ХVIII в. были начаты изыскания более совершенного способа воспламенения порохового заряда в оружии.

Успешное решение этой задачи было подготовлено предшествовавшим развитием химии, в частности, открытием бертолетовой соли. Спустя несколько лет после открытия этой соли, шотландец Форсайт предложил хлоратные смеси, легко взрывающиеся при ударе и дающие луч пламени, достаточный для воспламенения пороха. Из таких смесей, получивших название ударных составов, готовили шарики величиной с горошину, зерна или лепешки, которые затем покрывали воском. Был изобретен специальный замок, курок которого имел боек, ударявший в затравочное углубление, куда клали взрывчатую лепешку или шарик.

В 1815 г. английский оружейник предложил запрессовать ударный состав в металлическую оболочку-колпачок, так был изобретен капсюль-воспламенитель.

Производство капсюлей-воспламенителей с применением гремучей ртути в ударных составах началось в России с 1843 г. на Охтенском пороховом заводе.

Поиски мощного пороха. Во второй половине ХVIII в. в связи с развитием промышленного капитализма возникла потребность в более мощном порохе по сравнению с дымным, применявшимся в горном деле и для военных целей, и были начаты изыскания такого пороха.

Первая попытка в этом направлении была сделана французским химиком Бертолле. Он предложил готовить порох, состоящий из смеси бертолетовой соли (открытой им в 1786 г.), угля и серы. После нескольких непредвиденных взрывов с тяжелыми человеческими жертвами опыты были прекращены.

Неудача Бертолле объясняется тем, что в то время были заложены только основы неорганической химии, недостаточные для создания нового мощного пороха и новых взрывчатых веществ. Для этого, как показало дальнейшее развитие науки, необходимо было возникновение новой отрасли органической химии. Между тем, органическая химия начала развиваться только с конца 20-х годов ХIХ в.

Открытие пироксилина и нитроглицерина. На основе успехов органической химии были сделаны два замечательных открытия: нитроцеллюлозы или пироксилина (Браконо, 1832 г.) и нитроглицерина (Собреро, 1846 г.). Эти два открытия явились фундаментом для дальнейшего развития порохов и бризантных взрывчатых веществ.

Открытие нитроцеллюлозы привело в дальнейшем к поворотному пункту в истории пороха – изобретению пироксилинового пороха. Открытие же нитроглицерина в результате запросов сильно развивавшейся в ХIХ в. горной промышленности привело к открытию явления детонации и бризантных взрывчатых веществ.

Быстрое развитие промышленности и крупные успехи, достигнутые в ХIХ в. в области физики, химии, математики и механики, сопровождались значительными успехами и в развитии военной техники.

Почти одновременно (около 1860 г.) в России и в ряде других европейских государств была введена нарезная артиллерия.

Это привело к значительному увеличению дальности и повышению кучности стрельбы по сравнению с прежней гладкоствольной артиллерией. Вместе с тем, стремление к дальнейшему повышению баллистических качеств артиллерии и ручного огнестрельного оружия потребовало скорейшего решения еще ранее поставленной задачи – изыскания пороха, более мощного, чем старый дымный порох.

Попытки применения пироксилина для стрельбы. В 1846–1848 гг. Г.И. Гесс и А.А. Фадеев исследовали свойства пироксилина и показали, что он по мощности в несколько раз превосходит дымный порох.

В последующие годы в разных странах проводились опыты с целью изучения возможности применения пироксилина для стрельбы вместо дымного пороха. Долгое время эти опыты были неудачны. Главное затруднение заключалось в том, что при стрельбе рыхлым пироксилином происходило чрезвычайно быстрое и притом неравномерное его сгорание, в результате чего развивалось очень высокое давление, приводившее к большому рассеиванию снарядов или даже разрыву орудий.

Возникновение потребности в бездымном порохе. В 70-х годах XIX столетия для увеличения скорострельности ручного оружия в различных странах были разработаны магазинные винтовки. Однако при сравнительных испытаниях магазинные винтовки не давали в отношении числа попаданий почти никакого преимущества перед однозарядными. Это объяснялось тем, что при частой стрельбе из магазинной винтовки дым не успевал рассеиваться, и стрелкам были плохо видны мишени. В связи с этим была поставлена задача изыскания малодымного или бездымного пороха.

Изобретение бездымного пороха. После длительных опытов в 1884 г. французский химик Вьель получил впервые бездымный пироксилиновый порох. Его изобретение состояло в пластификации пироксилина обработкой его спирто-эфирной смесью. Из полученной массы изготовляли мелкозернистый порох для винтовок и ленточные пороха для орудий.

Полученный таким образом порох, благодаря сплошной структуре, горит параллельными слоями, что позволяет управлять временем горения порохового заряда путем изменения размеров пороховых элементов.

В 1888 г. шведский инженер А. Нобель изобрел нитроглицериновый баллиститный порох, а в 1889 г. Нобель и Абель изобрели в Англии нитроглицериновый порох другого типа – кордитный).

Применением бездымного пороха была разрешена проблема скорострельности магазинных винтовок. Одновременно удалось уменьшить калибр винтовки (вследствие облегчения очистки канала ствола, которая раньше была затруднена из-за большого количества нагара от дымного пороха), увеличить начальную скорость пули, соответственно, дальность и кучность стрельбы, настильность траектории и пробивную способность пули.

Равным образом применение бездымных нитроцеллюлозных порохов ознаменовало переворот в артиллерийской технике, где также резко возросла начальная скорость снаряда и, соответственно, дальность и точность стрельбы.

Бездымный порох явился также необходимой предпосылкой для создания автоматического оружия, в первую очередь, пулеметов.

Роль русских ученых в развитии пороходелия. Работы русских специалистов имели большое значение для развития пороходелия.

Л.Н. Шишков впервые в 50-х годах XIX века сделал анализ продуктов горения дымных порохов и вычислил температуру горения. Н.П. Федоров опубликовал выдающуюся работу о составе порохового остатка и продуктов разложения дымного пороха под различными давлениями. Н.В. Маевский и А.В. Гадолин предложили выгодную форму зерна дымного пороха в виде шестигранной призмы с одним
или семью каналами. Эти две формы вновь использованы в современных одно- и семиканальных зернах коллоидных порохов. Профес-
сор Артиллерийской Академии Н.Н. Федоров и преподаватель
С.В. Панпушко совместно с работниками Охтенского порохового завода А.В. Сухинским и З.В. Калачевым разработали в начале 90-х годов XIX века в очень короткий срок технологический процесс производства пироксилинового пороха и отработали два вида порохов – пластинчатый для винтовок и ленточный для орудий. В это же время
Д.И. Менделеев разработал особый вид пироксилинового пороха – пироколлодийный.

Д.И. Менделеев предложил также способ обезвоживания пироксилина спиртом, упростивший и обезопасивший эту операцию; он же предложил способ улавливания паров спирта и эфира, который под его руководством был отработан В.Н. Никольским. В 1895 г. Никольский разработал метод удаления остаточного растворителя из пороха вымочкой.

Химическая стойкость пироксилинового пороха была значительно повышена в начале ХХ в. введением в состав пороха дифениламина, рекомендованного в качестве стабилизатора на основе исследований, выполненных под руководством Н.А. Голубицкого, В.Н. Никольского и др.

Выдающееся значение для пироксилинового производства имеет разработанная А.В. Сапожниковым теория нитрационных смесей и установленная им зависимость между составом нитрационных смесей и степенью нитрации клетчатки.

Достижения русских ученых и специалистов были использованы и на пороховых заводах за границей; в частности, пироколлодийный порох Д.И. Менделеева был принят в производстве в США.

2.2 Открытие бризантных взрывчатых веществ

В 1854 г. знаменитый русский химик Н.Н. Зинин впервые поставил вопрос о применении нитроглицерина в качестве взрывчатого вещества, и под его руководством артиллерийский офицер В.Ф. Петрушевский разработал способ приготовления значительного количества нитроглицерина и способ его взрывания. Петрушевским же был разработан первый порошкообразный динамит, названный «магнезиальным».

По ряду причин артиллерийское ведомство отказалось от применения нитроглицерина для снаряжения гранат, вследствие чего опыты были прекращены. Они были возобновлены позднее по инициативе военного инженера О.Б. Герна с целью применения нитроглицерина для подрывных работ.

В 1867 г. нитроглицерин был впервые применен сотрудниками Петрушевского для взрывных работ в горной промышленности на золотых приисках в Восточной Сибири.

В 1865 г. сотрудник Н.Н. Зинина капитан Д.И. Андриевский предложил гремучертутный капсюль-детонатор, применение которого резко увеличило бризантное действие взрывчатых веществ и привело к открытию явления детонации.

В период работы Н.Н. Зинина и В.Ф. Петрушевского в России жил шведский инженер А. Нобель. Он ознакомился с работами русских ученых, а по возвращении в Швецию продолжил их работу. Ему принадлежит заслуга дальнейшего развития и практического использования замечательных работ русских ученых. Нобель усовершенствовал конструкцию капсюля-детонатора, изобрел ряд динамитов и нитроглицериновый порох (баллистит).

Введение нитроглицерина в качестве взрывчатого вещества, быстро приведшее к изобретению капсюля-детонатора и открытию явления детонации, положило начало бурному развитию бризантных взрывчатых веществ. Оказалось, что очень много химических соединений и их смесей, о взрывчатых свойствах которых подчас ничего не было известно, детонируют под действием капсюля-детонатора с силой, во много раз превосходящей силу взрыва дымного пороха. К числу таких веществ относится, например, пикриновая кислота, которую в течение ста лет использовали в качестве красителя, не подозревая о возможности применения ее в качестве взрывчатого вещества.

2.2.1 Применение бризантных взрывчатых веществ
в артиллерии

В России в 1876 г. было решено использовать пироксилин для снаряжения артиллерийских снарядов, однако разработка способа снаряжения затянулась вследствие новизны и трудности задачи. Лишь к началу 1890 г. было разработано снаряжение влажным пироксилином снарядов к нескольким мортирам и пушкам калибром от 8 до 11 дюймов.

Снаряжение боеприпасов пироксилином вместо дымного пороха явилось важным этапом в истории артиллерии. Однако вследствие большой чувствительности сухого пироксилина к механическим воздействиям его можно было применить в снарядах только при содержании воды от 18 % до 20 %; поддержание такой влажности требовало постоянного наблюдения за пироксилином. Приходилось также наблюдать и за его химической стойкостью.

В связи с недостатками, свойственными пироксилину, после открытия Тюрпеном (Франция) в 1885 г. способности литой пикриновой кислоты (мелинита) детонировать от промежуточного детонатора, в конце 80-х годов в ряде стран было решено для снаряжения боеприпасов заменить пироксилин мелинитом. В России изучение свойств этого вещества и разработку снаряжения им боеприпасов в начале 90-х годов вел С.В. Панпушко. В 1894 г. было разработано снаряжение мелинитом боеприпасов к нескольким тяжелым орудиям. В этот же период разрабатывали снаряжение мелинитовых боеприпасов к полевым пушкам образца 1877 г. При испытании таких снарядов произошли разрывы двух пушек с человеческими жертвами. Эта неудача, причины которой были недостаточно исследованы в то время, надолго затормозила введение бризантных взрывчатых веществ для снаряжения боеприпасов к полевым орудиям.

Мало удачны были работы и в других странах. Так, например, в Англии в конце 90-х годов имелись на вооружении снаряды, на основе лиддита (английское название мелинита), однако при стрельбе такими снарядами во время англо-бурской войны (1899–1902 гг.) вследствие неудачной конструкции взрывателей получили 100 % неполных взрывов. Действие снарядов было совершенно неудовлетворительно – хуже, чем снарядов с дымным порохом.

С появлением в начале ХХ в. скорострельных полевых пушек установилось мнение, что в полевом бою все задачи можно решить одним орудием – легкой пушкой и одним снарядом шрапнелью. В соответствии с этим мнением в некоторых европейских странах граната к легким полевым пушкам была снята с вооружения. Только Япония вооружила свою армию фугасными снарядами к 75-миллиметровым полевым и горным пушкам, снаряженными 800 г пикриновой кислоты («шимоза»).

Развитие боеприпасов после русско-японской войны. Русско-японская война оказала большое влияние на развитие военной техники вообще и боеприпасов в частности. Эта война разрешила в положительном смысле спорный вопрос о значении фугасной гранаты в полевом бою.

Во время русско-японской войны впервые нашло широкое распространение длительное нахождение войск с их техникой в хорошо оборудованных окопах и деревоземляных сооружениях. Эти инженерные сооружения располагались не только на переднем крае обороны, но и в глубине; для их разрушения потребовались мощные фугасные снаряды и, соответственно, дальнобойная тяжелая полевая артиллерия. Во время войны выявилось также значение фугасных снарядов крупных калибров, содержащих заряд пикриновой кислоты до 40 кг (в 12-дюймовых снарядах), для борьбы с флотом. Такие снаряды не могли, конечно, пробить даже слабую броню, но их взрывы вызывали большие разрушения на корабле. Наконец, русско-японская война показала, что новые методы ведения войны требуют большого расхода боеприпасов и ВВ, какого не наблюдалось в прежних войнах.

Все это привело к введению в ряде стран разнообразной и многочисленной артиллерии и к заготовке большого количества боеприпасов и ВВ в промежутке между русско-японской и первой мировой войнами. В это время (1909 г.) в России был введен тротил для снаряжения боеприпасов.

Рост расхода боеприпасов со времени первой мировой войны.

Вскоре после начала первой мировой войны сильно повысился расход боеприпасов и, соответственно, взрывчатых веществ. Это объяснялось следующими причинами.

Во-первых, вопреки господствовавшему до этого мнению, с самого начала войны было установлено, что артиллерийский огонь наносит наибольшие потери и является самым губительным, что привело к дальнейшему количественному усилению артиллерии. Наряду с этим во время первой мировой войны появились в большом количестве траншейные орудия, изобретенные и впервые примененные русскими войсками во время осады Порт-Артура японцами. Это были преимущественно гладкоствольные орудия, заряжавшиеся с дула, с дальностью стрельбы от 0,5 до 1 км, названные бомбометами и минометами. Впервые во время первой мировой войны в огромных количествах были применены ручные и ружейные гранаты, появились в большом количестве станковые, а позднее и ручные пулеметы.

Во-вторых, во время первой мировой войны оборона не только быстро совершенствовалась в инженерном отношении, но чрезвычайно усилилась благодаря возросшей огневой мощи артиллерии и стрелкового вооружения. Пехота оказалась не в состоянии прорвать оборону противника без предварительной подготовки прорыва специальными техническими средствами. Артиллерия получила решающее значение, так как до появления химических средств нападения, а позднее танков и авиации, только ее мощным огнем можно было разрушить оборонительные сооружения противника, уничтожить или деморализовать их защитников, подавить их огонь и обеспечить возможность прорыва обороны с меньшими потерями.

Представляет интерес динамика роста расхода боеприпасов за сравнительно короткий исторический период от 1870 до 1945 гг.

Во время франко-прусской войны 1870–1871 гг. Пруссия израсходовала 650000 снарядов. Россия израсходовала во время русско-японской войны 900000 снарядов.

Расход боеприпасов в течение всей первой мировой войны 1914–1918 гг. составил (в миллионах артиллерийских выстрелов всех калибров): Россия –  до 50; Австро-Венгрия – около 70; Германия – около 275; Англия – около 170; Франция – около 191.

Общий расход артиллерийских боеприпасов за время первой мировой войны превысил миллиард выстрелов стоимостью свыше
50 млрд руб.

Показателен не только общий расход боеприпасов, но и огромный расход их на узких участках фронта в отдельных операциях. Так, например, артиллерийская подготовка перед наступлением пехотных частей и обеспечение наступления союзных армий под Верденом на участке фронта в 15 км за период с 13 по 26 августа 1917 г. потребовали расхода около 3 млн 75-миллиметровых и 1 млн тяжелых снарядов общим весом около 120 000 т, что дало на 1 м фронта около 8 т снарядов, не считая мин.

Во вторую мировую войну расход боеприпасов возрос еще больше. Имело место исключительное массирование артиллерии в направлениях главного удара. Так, если в первую мировую войну при прорыве обороны противника число орудий на 1 км фронта не превышало 160, то во время Великой Отечественной войны число орудий и минометов достигало в отдельных операциях 250…610 на 1 км фронта.

В США за время второй мировой войны было изготовлено
331 млн снарядов, 377 тыс. тонн мин, 5,9 млн тонн авиабомб и десятки миллионов комплектов прочих боеприпасов.

Большой расход боеприпасов привел еще в первую мировую войну к тому, что для удовлетворения непредвиденно огромного спроса на взрывчатые вещества пришлось вскоре после начала войны спешно разрабатывать и вводить на вооружение новые взрывчатые вещества. Из них основное значение приобрели аммиачно-селитренные, представляющие собой смеси аммиачной селитры с тротилом, ксилилом и другими нитросоединениями, для изготовления которых имелась широкая сырьевая база основного их компонента – аммиачной селитры.

Этот класс взрывчатых веществ был впервые изучен в 80-х годах XIX столетия И.М. Чельцовым, который в 1886 г. предложил для снаряжения мин и снарядов смесь из 72,5 % аммиачной селитры и 27,5 % пикрата аммония, названную им «громобоем». Позже, с организацией производства тротила, динитронафталина и др., стали производить аммиачно-селитренные ВВ, содержащие эти нитросоединения.

2.2.2 Развитие отечественного производства бризантных взрывчатых веществ

В дореволюционной России производство бризантных ВВ было отсталым. Некоторые заводы взрывчатых веществ до первой мировой войны были в руках иностранцев. Естественно, что они не заботились о развитии технологии производства, а преследовали цели наживы.

Поэтому во время первой мировой войны пришлось ввезти значительное количество взрывчатых веществ из-за границы. Большое значение имело предложение А.А. Солонина снаряжать снаряды аммотолом – смесью тротила с аммиачной селитрой, а ручные гранаты – аммоналом – смесью аммиачной селитры с алюминием и ксилилом.

В первый период применения бризантных взрывчатых веществ снаряжение ими боеприпасов (кроме пироксилина) вели заливкой расплавленным веществом. Введение порошкообразных аммиачно-селитренных взрывчатых веществ привело к разработке новых методов снаряжения, которые, однако, оставались весьма несовершенными в течение всей войны. После первой мировой войны методы снаряжения порошкообразными взрывчатыми веществами были усовершенствованы. Тем не менее, наряду с новыми методами снаряжения значительное применение находил и старый метод заливки.

Из числа ученых и специалистов, оказавших решающее влияние на развитие у нас снаряжательного дела, следует, прежде всего, отметить заслуги пионера снаряжательного дела С.В. Панпушко; во время первой мировой войны Е.Г. Гронов разработал аммотольное снаря-жение.

В советское время Н.Т. Зверев ввел дальнейшие усовершенствования в тротиловое снаряжение. Крупнейший вклад внес Н.Т. Зверев в технику снаряжения боеприпасов разработанным им в 1929–1931 гг. способом шнекования. С помощью этого способа во время Великой Отечественной войны была разрешена проблема использования аммиачно-селитренных ВВ для снаряжения боеприпасов.

Новые задачи возникли в конце первой мировой войны, когда на поле боя появились танки, для борьбы с которыми потребовались снаряды специальной конструкции, обеспечивающие пробивание броневых плит. Поражающее действие такого снаряда должно было иметь место за броневой плитой, т.е. внутри танка. При необходимой скорострельности такой снаряд изготовляли в первый период только малокалиберным. Это требовало большой мощности взрывчатого вещества.

Поэтому после первой мировой войны были усилены изыскание и изучение мощных взрывчатых веществ. В качестве таковых нашли применение ТЭН и гексоген.

Появление таких быстродвижущихся целей, как танки и самолеты, потребовало при стрельбе наблюдения за траекторией пули или малокалиберного снаряда, чтобы вести по этим объектам прицельный огонь. Поставленная войсками задача была решена применением трассеров.

Дальнейшее развитие боеприпасов к противотанковым орудиям привело в период второй мировой войны к применению кумулятивных снарядов. Явление кумуляции было впервые обнаружено в 1864 г. М.М. Боресковым. Начало изучению явления кумуляции было положено М.Я. Сухаревским в двадцатых годах XIX столетия. В период Великой Отечественной войны советские ученые (М.А. Лаврентьев и Г.И. Покровский) произвели серьезные опытные и теоретические исследования кумуляции. В 1945 г. М.А. Лаврентьев разработал гидродинамическую теорию кумуляции.

Во время второй мировой войны воевавшие страны впервые изготовляли и применяли в значительных количествах ТЭН и гексоген. Эти ВВ расходовались преимущественно для снаряжения кумулятивных снарядов. Других новых взрывчатых веществ, за исключением нескольких веществ второстепенного значения, не появилось ни в одной из воевавших стран.

Работа заводов и научных лабораторий была направлена на увеличение количества производившихся взрывчатых веществ с сохранением возможно высокого их качества для снаряжения всех видов боеприпасов, включая невиданную ранее потребность в фугасных авиабомбах.

2.3 История создания отечественных ракетных зарядов

Дымный порох – предшественник современных ракетных порохов. К концу XIX века ни одна армия мира не имела в своем составе ракетных подразделений. Ракеты были сняты с вооружения Австрией, Англией, Россией и другими странами.

Непосредственными причинами этого явились недостатки ракет, выявившиеся при их массовом применении в XIX веке и являвшиеся общими для ракет любой страны, а именно:

– опасность поражения при стрельбе ракетами личного состава применяющих ракеты войск вследствие частых разрушений ракет на пусковых установках и на активном участке траектории;

– большое рассеивание ракет при стрельбе и вследствие этого малая эффективность поражения войск противника;

– недостаточная дальность стрельбы ракетами и невозможность ее значительного увеличения.

При рассмотрении устройства ракет оказалось, что при всем разнообразии конструкторских решений во всех ракетах в качестве источника энергии применялся только один вид ракетного топлива – дымный (или черный) порох.

Однако дымный порох как ракетное топливо обладал рядом существенных недостатков, из которых укажем лишь несколько, а именно: высокая хрупкость ракетных зарядов из дымного пороха, большой разброс компонентного состава (следовательно, и баллистических характеристик зарядов), невозможность значительного увеличения массы зарядов, низкий уровень энергетики.

Исходя из изложенного, следует считать, что недостатки реактивного оружия XIX в. в значительной, а может быть и в определяющей, степени были обусловлены ограниченными возможностями дымного пороха как ракетного топлива.

В ствольной артиллерии в XIX в. для изготовления метательных зарядов также применялись дымные пороха, и возможности ствольной и реактивной артиллерии как по дальности, так и по кучности стрельбы были приблизительно одинаковы. Однако создание в конце XIX в. пироксилиновых порохов, имевших значительно более высокие, чем у дымных порохов, энергетические характеристики и стабильность горения, явилось сильным толчком для развития ствольной артиллерии.

Появление нарезной артиллерии и увеличение длины ствола дополнительно сыграли свою роль. В результате дальность стрельбы артиллерийскими снарядами была значительно увеличена, а кучность стрельбы улучшена. Что касается реактивного оружия, то никаких предложений, повышающих его эффективность, прежде всего с точки зрения применения новых порохов для изготовления ракетных зарядов, сделано не было.

2.3.1 Ракетные заряды из пироксилинотротилового пороха

В марте 1921 г. в Москве начала свою деятельность «Лаборатория для разработки изобретений Н.И. Тихомирова». В этой первой советской ракетной научно-исследовательской и опытно-конструкторской организации в самом начале ее работы была проверена возможность использования для изготовления ракетных зарядов штатных артиллерийских пироксилиновых бездымных порохов на летучем спиртоэфирном растворителе. Опыты, проведенные в лаборатории Н.И. Тихомирова, показали невозможность их применения для этой цели. Эти пороха, имея тонкий горящий свод и большую площадь начальной поверхности горения, сгорали очень быстро, создавая неприемлемо высокое давление в ракетной камере. Для снижения давления необходимо было уменьшить начальную поверхность заряда и, при условии сохранения общей массы заряда, увеличить толщину свода порохового элемента.

Однако существенное увеличение толщины свода (свыше 10 мм) для пироксилиновых порохов, получаемых, как известно, с помощью летучего растворителя, было затруднено из-за длительности удаления его из толстосводных пороховых шашек. Необходимо было разработать принципиально новые пороха, пригодные для изготовления ракетных зарядов.

Одним из таких порохов стал пироксилинотротиловый порох (ПТП), созданный О.Г. Филипповым и С.А. Сериковым. Рецептура ПТП, использованная для изготовления ракетных зарядов, содержала 76,5 % пироксилина, 23 % тротила и 0,5 % централита. Из этого пороха можно было глухим прессованием горячей массы готовить толстостенные цилиндрические шашки с центральным каналом, имеющие плотную структуру и способные гореть параллельными слоями достаточно стабильно.

Несмотря на серьезные недостатки технологического процесса получения шашек из ПТП (низкая производительность вследствие сложности технологической схемы, большая потребность в гидравлических прессах, опасность производства ввиду склонности шашек к пылению), именно на этом пироксилинотротиловом порохе в течение 10 лет велась работа по созданию зарядов к ракетным двигателям различного назначения, в том числе для авиационных реактивных сна-рядов.

Для одного из авиационных реактивных снарядов был установлен первоначально калибр 76 мм, традиционный для русской артиллерии.

Однако при изготовлении матриц для прессования пороховых шашек неточно была учтена усадка пороха, и фактический диаметр шашек оказался равным 24 мм, что не обеспечивало входимость заряда из семи шашек в камеру 76-миллиметрового снаряда. Переделывать прессовое оборудование не стали, а пошли по пути увеличения калибра снаряда.

Так, исходя из случайно получившегося наружного диаметра пороховых шашек, с учетом толщины стенок ракетной камеры и необходимых местных утолщений по наружному диаметру двигателя, был определен калибр авиационного реактивного снаряда, равный 82 мм, а сам снаряд стал называться PC-82.

Экспериментальная отработка опытных образцов авиационных снарядов РС-82 и PC-132 на основе описанных выше зарядов из пироксилинотротилового пороха была завершена к концу 1933 г., дальность стрельбы этими снарядами была получена соответственно 5 и 6 км. Встал вопрос об их широких испытаниях, для чего необходима была поставка большого количества ракетных зарядов. Однако этого и не могла обеспечить технология изготовления пироксилинотротиловых шашек глухим прессованием. Непрерывного прессования шашек из пироксилинотротиловой массы наладить не удалось. Другими словами, ПТП не удовлетворял одному из основных требований, предъявляемых к боеприпасам, – требованию технологичности.

2.3.2 Разработка нитроглицериновых баллиститных порохов для ствольной артиллерии

Независимо от работ, проводимых в РНИИ по созданию реактивного оружия, в Советском Союзе под руководством А.С. Бакаева, начиная с 1924 г., проводилась разработка отечественных нитроглицериновых порохов для ствольной артиллерии.

Баллиститные пороха состоят из уплотненной нитроцеллюлозы, пластифицированной нитроглицерином (или другим высокоэнергетическим растворителем) без удаления растворителя-пластификатора. Впервые баллиститные пороха были разработаны, как известно, в Швеции А. Нобелем и применялись для изготовления метательных артиллерийских зарядов в Швеции, Италии и Германии. В 1928 г.
А.С. Бакаевым была впервые предложена конкретная рецептура отечественного нитроглицеринового пороха, который мог быть использован наравне со штатными пироксилиновыми порохами для изготовления артиллерийских метательных зарядов. Этот порох, получивший название НГ, имел следующий массовый состав: коллоксилин – 56,5 %; нитроглицерин – 26,5 %; динитротолуол – 9 %; динитроанизол – 5 %; централит – 2 %.

С 1928 г. работы по нитроглицериновым порохам получили большой размах, особенно после создания под руководством А.С. Бакаева бригады, в которую вошли молодые талантливые сотрудники Б.П. Фомин, И.Г. Лопук и др. В конце 1928 г. на заводе им. Морозова при активном участии его технического директора А.Д. Артющенко была создана опытная установка для рецептурно-технологической обработки пороха.

В первую очередь изготовлялся трубчатый порох к 76-миллиметровой полковой пушке образца 1902 г. Так как при изготовлении пороха встретились большие технологические трудности (высокое давление прессования, большое количество вспышек на вальцах из-за недостаточной пластичности пороховой массы), то были проведены дополнительные исследования по уточнению состава пороха для улучшения его технологических свойств. Проблема была решена введением в состав пороха в качестве технологической добавки 1 % вазелина (НГВ). Именно этот порох явился основой всех последующих модификаций нитроглицериновых баллиститных порохов. Был разработан и технологический процесс получения этих порохов, который состоял из следующих основных операций: подготовки компонентов пороха, приготовления («варки») пороховой массы, отжима излишней влаги, вальцевания пороховой массы, рулонирования, формования пороховых трубок на гидравлических прессах, их резки на нужную длину, разбраковки шашек, перемешивания и упаковывания.

Положительные результаты работ по созданию отечественных рецептур нитроглицериновых баллиститных порохов и технологии их изготовления создали предпосылки для проектирования и строительства опытного цеха. Опытный цех на заводе им. Морозова вошел в строй уже в 1931 г. Первой номенклатурой пороха, освоенной заводом в пусковой период, был баллиститный трубчатый порох с наружным диаметром трубки 3,2 мм, диаметром каната 1,2 мм, длиной 245 мм. Порох предназначался для 76-миллиметровой зенитной пушки образца 1931 г.

Следует особо отметить значительные трудности, возникшие при изготовлении баллиститного пороха на этапе его освоения. В частности, было установлено, что причиной высокой аварийности при вальцевании на горизонтальных вальцах было травление поверхности
валков в результате обработки их соляной кислотой, проводившееся
с целью повышения захватывающей способности валков. При этом образовывались глубокие раковины – центры вспышек. Травление было категорически запрещено и заменено натиранием валков наждачным камнем. На всех фазах производства были внедрены технологические регламенты и обеспечено их строгое соблюдение, повышена производственная дисциплина, организовано обучение персонала.

В результате проведенной работы производство нитроглицериновых баллиститных порохов на заводе стабилизировалось, аварийность на всех фазах резко уменьшилась, снизился технологический брак, повысилась производительность труда.

Замена в авиационных реактивных снарядах РС-82 и PC-132 пироксилинотротилового пороха на нитроглицериновый баллиститный порох. Испытания авиационных реактивных снарядов РС-82 и PC-132 в 1933 г. из-за невозможности поставок в необходимых количествах ракетных зарядов из пироксилинотротилового пороха практически прекратились. И, как уже не раз было в истории науки и техники, решение проблемы оказалось лежащим на стыке разных научно-технических направлений, развитие которых до определенного момента протекало независимо друг от друга.

Технология изготовления ПТП (глухое прессование) позволяла получать только шашки ограниченной длины и, главное, исключала возможность массового изготовления их в промышленных условиях вследствие малой своей производительности и повышенной опасности. Для дальнейшего продвижения текущих работ и успешного решения общей задачи настоятельно требовалось заменить в реактивных снарядах (PC) порох ПТП. Было рекомендовано применить для PC порох Н, разработанный к тому времени для артиллерийских систем. Вскоре и было начато опытное изготовление для PC трубчатого нитроглицеринового пороха диаметром 24 и 40 мм.

В начале производства возникали определенные трудности. В отдельных случаях при стендовых испытаниях изготовленных зарядов резко увеличивалось давление газов в ракетной камере. Установили, что причиной этих непредусмотренных повышений давления было увеличение площади поверхности горения вследствие наличия в порохе закапсулированного воздуха, так называемых воздушных включений. На борьбу с ними ушло много времени. Но, в конце концов, технология была доведена до необходимого уровня, и заряды из баллиститного пороха Н в ракетных камерах авиационных снарядов РС-82 и PC-132 стали гореть закономерно. В итоге завод им. Морозова изготовил заряды в количествах, достаточных для проведения широких стендовых и стрельбовых проверок.

В результате удалось выяснить, что критическое сечение сопла, подобранное при нормальной температуре для шашек ПТП, было непригодно при низких температурах для шашек из пороха Н. Было принято решение немедленно подобрать и всесторонне проверить новый размер критического сечения сопла для шашек из пороха Н, способный обеспечить их нормальное горение при любой практически возможной температуре. Результаты испытаний как по кучности стрельбы, так и по эффективности действия снарядов у цели, превзошли все ожидания.

Начиная с 1935 г., изготовление ракетных зарядов к авиационным снарядам РС-82 и PC-132 в связи с ростом потребности в них было переведено на южноукраинский завод. Освоение производства пороха Н и изготовление зарядов из него производилось так же, как и на заводе им. Морозова, под авторским контролем А.С. Бакаева, Б.П. Фомина, В.С. Дернового. Проведенные на южноукраинском заводе многочисленные стендовые испытания ракетных двигателей с зарядами из нитроглицериновых баллиститных порохов при самых разнообразных условиях снаряжения ракетных двигателей и при различных температурах заряда дали богатый исходный материал для разработки методов расчета заряда, подбора диаметра критического сечения сопел и т.д., а также для серьезных теоретических обобщений.

В начале 1937 г. полигонные испытания авиационных снарядов РС-82 с зарядами из баллиститного пороха Н, изготовленными пороховым заводом, были повторены в большом объеме с использованием самолетов различных типов. После успешного проведения испытаний на семи самолетах-истребителях в декабре 1937 г. 82-миллиметровые реактивные снаряды были приняты на вооружение ВВС СССР. В июле 1938 г. после успешных войсковых испытаний были приняты на вооружение бомбардировочной и штурмовой авиации реактивные снаряды PC-132.

Ракетные заряды из нитроглицериновых баллиститных порохов к реактивным снарядам сухопутных войск. Наиболее массовым реактивным снарядом, применявшимся сухопутными войсками Советской Армии в период Великой Отечественной войны, был 132-милли-метровый снаряд M-13. Тактико-техническое задание на его разработку Главное артиллерийское управление выдало РНИИ в июне 1938 г. Для быстрейшего выполнения задания был максимально использован опыт создания авиационного снаряда PC-132. К декабрю 1938 г. была уже изготовлена опытная партия 132-миллиметровых реактивных снарядов, конструкция и баллистические характеристики которых мало отличались от характеристик ранее разработанного авиационного снаряда PC-132. С декабря 1938 г. по февраль 1939 г. проходили полигонные испытания изготовленных снарядов.

Коллективы РНИИ и Московского порохового НИИ провели доработку как снаряда в целом, так и его ракетного заряда, прежде всего, с целью устранения крупнейшего недостатка снаряда – малой дальности. Оказалось возможным устранить этот недостаток простейшим способом: увеличить длину пороховых шашек, а, следовательно, и массу заряда примерно в два раза без изменения других геометрических размеров пороховых шашек. Дальность снаряда M-13 возросла до 8,5 км (вместо 6 км у PC-132) при одновременном увеличении массы боевой части.

Значительная работа была проведена с целью увеличения кучности снаряда. Для этого, во-первых, улучшили конструкцию опорной диафрагмы, что уменьшило и стабилизировало выброс несгоревших частиц пороха, и, во-вторых, увеличили жесткость стабилизаторов снаряда заменой литых дюралевых стабилизаторов штампованными стальными с продольными гофрами. Общий вид ракетного заряда для М-13, определившийся в результате описанных выше работ, представлен на рисунке 2.1. Заряд состоял из семи цилиндрических одноканальных шашек с наружным диаметром 40 мм и диаметром канала
3 мм. Длина заряда составляла 550 мм. Заряд изготовлялся первоначально из пороха Н, а затем из порохов НДК, НМ-2, НМ-4Ш. Масса заряда была установлена равной (7050±35) г, а для порохов НМ-2 и НМ-4Ш – (7130±35) г.

Воспламенение заряда обеспечивалось одним воспламенителем из пороха типа ДРП массой 50 г, находящимся в донной части ракетной камеры. Зажжение воспламенителя осуществлялось с помощью двух пиросвечей, в которые вставлялись пиропатроны ПП-5. Заряд с воспламенителем размещался в ракетной камере.

До Великой Отечественной войны для сухопутных войск был также создан реактивный снаряд М-8 калибром 82 мм. Этот снаряд, разработанный на базе авиационного снаряда РС-82, был принят на вооружение в августе 1941 г. Ракетный заряд к реактивному снаряду М-8 вначале изготовлялся из пороха Н, состоял из семи цилиндрических шашек с наружным диаметром 24 мм и диаметром канала 6 мм. Длина заряда 230 мм (рисунок 2.1а). Масса заряда составляла
(1040±10) г.

С целью увеличения дальности полета снаряда М-8 Особое бюро среднеуральского завода провело в 1942 г. опытно-конструкторскую работу, использовав ракетные камеры с увеличенной до 290 мм длиной. Сотрудники Особого бюро спроектировали ряд вариантов зарядов, в том числе телескопический, одношашечный семиканальный и др. После проведения стендовых и стрельбовых испытаний всех вариантов был принят для М-8 заряд из пороха НМ-2, состоявший из пяти шашек с наружным диаметром 26,6 мм, диаметром канала 6 мм, длиной 287 мм (рисунок 2.1б) и массой заряда (1180±10) г. Этот заряд обеспечил повышение дальности полета снаряда М-8 до 5,5 км.

Воспламенение заряда осуществлялось двумя воспламенителями их пороха типа ДТП массой по 11 г, помещенными в донной и хвостовой частях ракетной камеры. Зажжение воспламенителей обеспечивалось пиропатронами ПП-5. Заряд с воспламенителями размещался в ракетной камере (рисунок 2.2в).

В ходе Великой Отечественной войны перед реактивной артиллерией возникали все новые боевые задачи: увеличение дальности стрельбы и мощности боевой части ракеты, повышение кучности. Главной предпосылкой, определившей успех решения в самое кратчайшее время этих весьма сложных задач, был правильный выбор
генерального направления разработок, а именно, проведение их на
основе унификации наиболее ответственного и трудоемкого элемента снаряда – ракетного заряда.

В качестве основного был использован разработанный для снаряда M-13 ракетный заряд, который без каких-либо изменений состава пороха, а также массовых и геометрических характеристик заряда был применен для создания еще четырех реактивных снарядов. Так, в июне 1942 г. были сданы на вооружение армии снаряды с массой боевых частей примерно в 1,5 и 2,5 раза больше, чем у снаряда M-13. Они получили соответственно наименования М-20 и М-30. Естественно, что дальность стрельбы этими снарядами уменьшилась и составила 5 км для М-20 и 2,8 км – для М-30.

В апреле 1944 г. армии был передан снаряд, кучность которого была почти в два раза лучше, чем кучность снаряда M-15. Улучшение было достигнуто без ужесточения требований к ракетному заряду и без какого-либо его изменения, только за счет введения в конструкцию двигателя 12 косорасположенных периферийных отверстий, обеспечивавших проворот снаряда на траектории и тем самым резко уменьшавших отрицательное влияние на кучность эксцентриситета снаряда. Этот снаряд стал называться М-13УК (улучшенной кучности). В октябре 1944 г. на базе ракетного заряда для М-13 был сдан на вооружение снаряд, у которого дальность стрельбы составила около 11,8 км, т.е. почти в 1,5 раза больше, чем у снаряда М-13. Увеличение дальности было достигнуто за счет применения двух двигателей M-13, работавших одновременно. Снаряд получил название М-13ДД (дальнего действия).

Превосходство в годы Великой Отечественной войны советского реактивного вооружения над германским объясняется двумя главными факторами:

– использованием порохов баллиститного типа, наилучшим образом пригодных для создания ракетных зарядов;

– разработкой и внедрением высокопроизводительной непрерывной технологии изготовления зарядов, что обеспечило возможность их массовых поставок в армию.

Важнейшими предпосылками, обусловившими возможность создания реактивной артиллерии, явились разработка в Советском Союзе под руководством А.С. Бакаева в конце 20-х – начале 30-х годов отечественных рецептур нитроглицериновых баллиститных порохов для ствольной артиллерии и технологического процесса их изготовления, а также строительство южноукраинского завода, способного производить эти пороха в массовых количествах.

Возникновение в 1933 г. идеи о возможности использования нитроглицериновых баллиститных порохов для изготовления ракетных зарядов имело первостепенное значение для успешного решения задачи создания советских реактивных снарядов. Реализация этой идеи не только вывела из тупика разработку реактивных снарядов, начатую РНИИ на пироксилинотротиловом порохе, оказавшемся крайне нетехнологичным, но и позволила в кратчайшее время завершить отработку авиационных снарядов РС-82 и PC-132 и принять их на вооружение ВВС СССР уже в 1937–1938 гг. – намного раньше, чем это было сделано за рубежом.

Правильность найденного технического решения была подтверждена и в дальнейшем при разработке из нитроглицериновых баллиститных порохов зарядов для реактивных снарядов M-13, М-8, M-31 и др., предназначенных для сухопутных войск Советской Армии и созданных в очень короткое время. Эти заряды, отличаясь крайней простотой конструкции, в то же время удовлетворяли всем требованиям, которые предъявлялись к боеприпасам, и прежде всего требованиям высокой технологичности изделий в производстве и высокой надежности их работы при боевом применении.

Наиболее совершенным для того времени зарядом был заряд для M-13, и его расчетные характеристики (плотность заряжания, показатель интенсивности, коэффициент массового совершенства) могут рассматриваться как исходные для оценки научно-технического прогресса в области ракетостроения на твердом топливе.

Крайне важное значение для быстрейшего создания реактивных снарядов различного назначения имел реализованный в годы Великой Отечественной войны принцип унификации ракетных зарядов, благодаря которому на базе одной конструкции ракетного заряда была создана в самое короткое время целая гамма реактивных снарядов (M-13, М-20, М-30, М-13ДЦ, М-13УК). Этот принцип не потерял своего значения и в настоящее время.

2.4 История развития и совершенствования производства

отечественных боеприпасов

2.4.1 Стрелковые боеприпасы

Вследствие сравнительно небольшого количества составных элементов в устройстве патронов, их малых габаритов и отсутствия подвижных деталей может сложиться ошибочное представление об их конструкторско-технологической простоте и о малой значимости для обеспечения боевой эффективности стрелкового оружия. Необходимо отметить, что боевые возможности любого стрелкового комплекса (патрон-оружие) определяются в первую очередь соответствующими характеристиками патрона – обеспечением поражения живой силы или боевой техники противника в бою. От качества патрона, его конструктивного совершенства зависит боевая эффективность стрелкового оружия в целом.

Практика не знает еще такой отрасли промышленности, продукция которой исчислялась бы сотнями миллионов и даже миллиардами штук таких сложных в конструктивном и технологическом отношении изделий, какими являются патроны. Весь цикл изготовления элементов патрона (с учетом изготовления пороха и капсюля-воспламенителя), сборки и контроля патрона включает около 180…190 механических, термохимических и контрольных технологических операций, на определенном этапе сопряженных с взрывоопасными работами.

Производство патронов требует получения специальных видов латуней и сталей, специального оборудования для обработки металлов давлением и резанием, специальных видов лаков и красок, пороха и других пиротехнических материалов. Разработка и производство патронов является воплощением коллективного труда ученых, высококвалифицированных инженеров-конструкторов, технологов, металлургов, химиков и рабочих. Естественно, в процессе формирования, становления и выделения в самостоятельную отрасль патронная промышленность прошла долгий исторический эволюционный путь развития.

В системе стрелкового вооружения патроны являются наиболее устойчивыми и консервативными элементами, так как практически любая доработка их по основным баллистико-конструктивным параметрам неизбежно потребует соответствующей модернизации большого количества образцов стрелкового оружия, находящегося в армии. Поэтому создание принципиально новой номенклатуры патрона – явление сравнительно редкое, связанное с существенными качественными улучшениями всей системы стрелкового вооружения.

Формирование системы патронов для стрелкового оружия периода Великой Отечественной войны было в основном завершено в начале 30-х годов, что дало возможность к 1940–1941 годам разработать на их базе целый ряд принципиально новых образцов автоматического стрелкового вооружения. Основу этой системы составлял винтовочный патрон калибра 7,62 мм с легкой (9,6 г) пулей со свинцовым сердечником и латунной гильзой с выступающей закраиной, принятый на вооружение русской армии еще в 1908 году. Под этот патрон имелись станковый пулемет «Максим» и винтовка образца 1891/1930 годов.
В предвоенный период под этот винтовочный патрон были разра-ботаны ручной пулемет Дегтярева (ДП), автоматическая винтовка
Симонова АВС-36 и самозарядная винтовка Токарева образца 1940 года СВТ-40.

Для расширения тактических возможностей нового пулеметно-винтовочного вооружения Красной Армии, увеличения дальности стрельбы в 1930–1932 годах конструкторами Добржанским и Смирнским был разработан патрон с тяжелой (11,8 г) пулей. Обладая лучшими баллистическими качествами, эта пуля сохраняла убойную энергию на дальности до 4500–5000 м и предназначалась для стрельбы из станковых пулеметов на дальность свыше 1000 м.

Учитывая тенденции все большего насыщения войск техническими средствами, защищенными от действия обычных пуль, в 1930–1932 годах на вооружение Красной Армии принимаются также винтовочные патроны с бронебойной Б-30 и бронебойно-зажигательной Б-32
пулями.

В этот же период номенклатура винтовочных патронов пополняется патроном с трассирующей пулей Т-30, трассирующий состав которой разработан видными специалистами А.С. Рябовым и А.Г. Циаловым. Этот патрон в период войны успешно использовался для коррекции наводки оружия на цель при автоматической стрельбе из пулеметов, а также для решения задач целеуказания и сигнализации.  

Период 1930–1940 годов характеризовался разработкой и постановкой на производство 7,62- миллиметровых винтовочных патронов с пулями комбинированного действия: бронебойно-зажигательно-трассирующей (БЗТ) и пристрелочно-зажигательной (ПЗ). При разработке последней впервые в практике разработки стрелковых боеприпасов были найдены технические решения по размещению и компоновке в пуле сравнительно малого калибра восьми сложных элементов и инерционного взрывателя. Воздействие пристрелочно-зажигательной пули на цель характеризуется мощным зажигательным действием и сопровождается яркой вспышкой и дымным облаком продуктов горения ударного и зажигательного составов.

Таким образом, к началу Великой Отечественной войны промышленностью была полностью сформирована номенклатура винтовочных патронов, отвечающая требованиям, предъявляемым в этот период времени к пулеметно-винтовочному вооружению Красной Армии.

Вторым по значимости патроном в системе вооружения периода 1941–1945 годов был 7,62- миллиметровый пистолетный патрон с пулей, имеющей свинцовый сердечник. Разрабатывался этот патрон с учетом использования в 7,62- миллиметровом пистолете Токарева ТТ, который был принят на вооружение в 1930 году. Однако, благодаря сравнительно высокой мощности и появлению за рубежом пистолетов-пулеметов, пистолетный патрон уже в начале 30-х годов становится базовым при разработке первых отечественных пистолетов-пулеметов (автоматов). В 1940 году на вооружение Красной Армии поступил пистолет-пулемет конструкции В.А. Дегтярева ППД-40, в 1941 году –
Г.С. Шпагина ППШ-41, а в 1943 году – пистолет-пулемет конструкции А.И. Судаева ППС-43. Удельный вес автоматического оружия в период войны возрос с 52 % до 94 %, а 7,62-
 миллиметровый пистолетный патрон стал самым массовым патроном для стрелкового оружия. Номенклатура этих патронов в 1943 году пополняется патронами с трассирующей пулей и пулей со стальным сердечником.

Особым этапом в развитии отечественных стрелковых боеприпасов следует выделить появление в системе стрелкового вооружения  крупнокалиберных патронов, разработка которых была своевременно организована в конце 20-хначале 30-х годов в целях создания мощных огневых средств для поражения танков, бронемашин и самолетов. Для борьбы с бронированными целями и самолетами в 1930–1941 годах на вооружение Красной Армии поступают 12,7- и 14,5- миллиметровые патроны с бронебойно-зажигательными пулями Б-30, Б-32 со стальным сердечником, а в 1941 году – 14,5-мм патрон с пулей, имеющей порошковый (металлокерамический) сердечник БС-41.

На базе этих патронов создаются крупнокалиберные пулеметы для сухопутных войск и авиации – ДК, ДШК, ШВАК, БС, УБ, а также противотанковые ружья ПТРД и ПТРС. В номенклатуру крупнокалиберных патронов периода Великой Отечественной войны вошли также патроны с бронебойно-зажигательно-трассирующей пулей и разрывной зажигательной пулей мгновенного действия МД и МДЗ-3, разработанной для борьбы с зенитными целями. Конструкции некоторых базовых патронов показаны на рисунке 2.3.

Характеризуя систему стрелковых боеприпасов периода Великой Отечественной войны, следует подчеркнуть, что быстрое и планомерное ее развитие в 30-х годах и окончательное становление к 1941 году стало возможным благодаря действенным и своевременным мерам, принятым Советским правительством. В 1937 году Комитетом Обороны утверждается план научно-исследовательских и конструкторских работ по созданию нового современного вооружения армии и модернизации старых систем и боеприпасов к ним.

В 1938 году принимаются решения о системах артиллерийского и стрелкового вооружения, определяющие пути их развития и совершенствования. Намечаются также мероприятия по значительному расширению промышленной базы. В этот период строилось около 30 новых промышленных предприятий по производству боеприпасов и реконструировалось 28 заводов.

Правительство принимало серьезные и экстренные меры по укомплектованию патронной промышленности квалифицированными инженерами и техниками. Многие инженеры, окончившие вузы в 30-х годах, выросли до директоров, главных инженеров заводов и конструкторских бюро, начальников отделов, внеся значительный вклад в развитие отрасли.

Совершенствованию технологии производства и разработке нового оборудования на заводах отрасли уделялось большое внимание. В довоенный период по мере роста производственной базы станкостроения создались предпосылки для разработки специального высокопроизводительного оборудования. В военное время пальма первенства в реализации новых принципов изготовления патронов принадлежит талантливому конструктору Л.Н. Кошкину.

Обобщение опыта Великой Отечественной войны показало, что пистолеты-пулеметы ППШ и ППС, спроектированные под пистолетный патрон калибра 7,62 мм, нашли широкое применение в армии ввиду их большой скорострельности, высокой плотности огня и маневренности. Однако со временем был выявлен и существенный недостаток нового оружия – сравнительно небольшая (около 200 м) дальность эффективной стрельбы из-за малой мощности патрона. Складывалась такая ситуация в вопросе выбора нового базового патрона: пистолетный патрон обладал малой, а винтовочный патрон – излишней мощностью. Поэтому было принято решение о создании нового промежуточного патрона, который по баллистическим характеристикам, массе и габаритам занимал бы среднее положение между пистолетным и винтовочным патронами. При этом перед конструкторами была поставлена задача: при калибре патрона 7,62 мм обеспечить кинетическую энергию пули на дальности 1000 м около 200 Дж при длине ствола от 500 до 529 мм и массе патрона от 15 до 17 г. В 1943 году группой конструкторов в составе Н.М. Елизарова (руководитель работы), Б.В. Семина, П.В. Рязанова при участии И.Т. Мельникова и других был оперативно разработан автоматный патрон калибра 7,62 мм образца 1943 года с пулей, имеющей стальной сердечник, и со специальными пулями: трассирующей Т-45 и бронебойно-зажигательной.

Патронное производство в предвоенный период было сосредоточено на шести заводах. Основным видом продукции патронных заводов в 30-е годы являлись винтовочные патроны калибра 7,62 мм с легкой и тяжелой пулями. В эти годы были решены вопросы по совершенствованию этих патронов. Было освоено производство гильз и пульных оболочек из биметалла (сталь-томпак) взамен латуни и мельхиора, что позволило экономить до 96 % цветных металлов. О важности этой работы можно судить по следующим данным: для выполнения программы 1940 года при изготовлении винтовочных патронов с гильзой из латуни и пульных оболочек из мельхиора потребовалось бы 18 тыс. т латуни и 4,8 тыс. т мельхиора.

Велись работы по дальнейшему сокращению расхода цветных металлов для производства патронов. Так, во второй половине 30-х годов некоторые патронные заводы освоили производство гильз к
винтовочным патронам калибра 7,62 мм из стальной холоднокатаной полосы. В связи со значительным расходом свинца для сердечников пуль (свинец составлял 75 % массы пули) были разработаны патроны с пулями, имеющими стальной сердечник, что позволяло более чем вдвое сократить расход свинца.

Все направления развития патронного производства определялись требованиями к патрону, основными из которых являлись: полная взаимозаменяемость патронов данного типа, абсолютная надежность работы патронов и обеспечение надежности работы оружия и безопасности для стреляющего.

Так, в частности, гильза при минимальных габаритах должна обеспечивать вместимость необходимого заряда пороха, исключая прорыв пороховых газов и разрыв самой гильзы. При этом следует иметь в виду, что при выстреле давление пороховых газов в гильзе достигает 3600 атмосфер, а для отдельных патронов и выше. Стенки гильзы должны обладать определенной упругостью, чтобы после выстрела она легко извлекалась из патронника ствола. Эти требования, в свою очередь, определяют весьма жесткие допуски на геометрические размеры гильзы.

Требования к пуле определяются необходимостью обеспечить меткость стрельбы, прочность оболочки при прохождении канала ствола и эффективное действие у цели. Эти требования должны обеспечиваться высокой точностью изготовления при сложной геометрической форме и высокой прочностью пульной оболочки.

К патрону в целом предъявляются весьма жесткие требования по обеспечению сохранности его боевых и служебных свойств при длительном (до 25–30 лет) хранении.

При этом следует учесть невозможность сплошного контроля всех основных параметров патрона, для чего требовались бы испытания с его разрушением. Поэтому обеспечение необходимых качеств патрона определяется строжайшим соблюдением жесткого технологического процесса при минимальном выборочном контроле с разрушением, контроле геометрических размеров и массы в процессе производства и приемки изделий.

Производство гильз и пульных оболочек из биметалла и стали потребовало существенного изменения технологического процесса, который значительно усложнялся, количество операций росло. В 30-е годы технологический процесс стабилизировался и в основном на его основе велось производство патронов в годы Великой Отечественной войны. По этому техпроцессу видно, что, начиная с операции вырубки кружка и кончая контролем готового патрона, технология включала 109 основных операций.

Все формообразующие операции, кроме операций обточки фланца, дульца гильзы и обрезки полуфабрикатов, выполнялись методом холодной деформации. Продолжительность формообразующих операций весьма мала (время деформации 0,2…0,3 с).

Таким образом, выработанная в патронном производстве технология, несмотря на ее многооперационность, является единственно способной обеспечить изготовление патронов в необходимых количествах. Кроме того, она гарантирует стабильность геометрических размеров, формы и других параметров, так как размеры и форма поверхностей определяются только размерами и формой инструмента.

Второй особенностью требований к технологическому процессу патронного производства является высокая и постоянная стойкость рабочего инструмента, исчисляемая десятками тысяч срабатываний и, следовательно, несколькими часами работы. Высокая стойкость инструмента обеспечивает высокую стабильность размеров и формы полуфабриката. Отклонения могут появляться через относительно большие временные отрезки, причем, появившись, они повторяются в последующих полуфабрикатах, что обеспечивает возможность своевременной смены инструмента. Отсутствие отклонений в контролируемой детали гарантирует отсутствие их и во всех предыдущих полуфабрикатах. Поэтому применение на каждом станке гарантийных емкостей полуфабрикатов, из которых они ссыпаются в общую массу для передачи на последующие операции после контроля последних полуфабрикатов, позволяет предотвращать массовый брак.

Имеется и ряд других особенностей технологии, без которых невозможно обеспечить требуемое качество патронов.

Воздействие внутренней поверхности рабочего инструмента (матрицы) на наружную поверхность тонкостенной детали позволяет формировать посредством радиального сжатия глухие полости
бутылочной формы, открытые наружу узкой горловиной, обработка которых другими методами невозможна, так как практически невозможно иметь инструмент с поперечными размерами, обеспечивающими ему необходимую прочность и жесткость, а также возможность удаления стружки.

Оформление поверхности гильз при воздействии всей поверхности инструмента (пуансонов, матриц, расправочных стержней при вытяжках и штамповке) исключает появление на полуфабрикатах поперечных рисок и обеспечивает высокое качество поверхности, что исключает образование микротрещин и очагов коррозии.

Формообразование посредством операций холодной деформации, в отличие от обработки резанием, исключает создание очагов концентрации напряжений, что очень важно для обеспечения прочности патронов при выстреле.

Формообразующие, сборочные, а также контрольные операции с точки зрения их машинного выполнения являются совершенными, так как они осуществляются кинематически простейшим прямолинейным рабочим движением. Продолжительность операционного цикла определяется временем продвижения полуфабриката к инструменту и временем рабочего хода и составляет доли секунды.

2.4.2 Артиллерийские боеприпасы

Из всех отраслей военной промышленности накануне отечественной войны наибольшее развитие получила артиллерийская промышленность, так как артиллерии придавалась первостепенная роль как главной ударной силе в войне. Это, в свою очередь, обусловило высокие темпы развития промышленности боеприпасов. Были организованы производства: взрывателей и капсюльно-пиротехнических изделий; порохов и зарядов из них; корпусов артиллерийских снарядов, мин и авиабомб; гильз, а также производств по снаряжению боеприпасов и изготовлению взрывчатых веществ.

В предвоенные годы заводами отрасли было освоено производство 47 новых конструкций только снарядов основного назначения, включая снаряды дальнобойной формы (рисунок 2.4). Был налажен выпуск цельнокорпусных бронебойных снарядов всех калибров для сухопутной и морской артиллерии, заменивших сложные и трудоемкие снаряды с бронебойными и баллистическими наконечниками. Создание и постановка на производство снарядов дальнобойной формы позволили без изменения других элементов выстрелов и орудий увеличить дальность стрельбы на 20 % при одновременном улучшении кучности и повышении мощности действия снарядов у цели.

Технологи научно-исследовательского института и заводов разработали и внедрили ряд мероприятий по совершенствованию технологии снарядного производства. Стали применять в массовых количествах твердосплавный режущий инструмент, штамповку корпусов, изготовление корпусов пушечных и гаубичных снарядов из высокопрочного (сталистого) чугуна, дефектоскопию корпусов.

Большое значение во второй мировой войне приобрело минометное вооружение (рисунок 2.5). В 1940 году в конструкторском бюро, руководимом Н.Т. Кулаковым, был создан специальный минный отдел под руководством А.И. Зверева. Этот отдел разработал и внедрил в производство гамму осколочно-фугасных и специальных мин четырех калибров (50, 82, 107 и 120 мм). Были отработаны также мины, корпуса которых изготовлялись не из стального проката путем обработки на металлорежущих станках, а литьем из высокопрочного чугуна.

Накануне Отечественной войны под руководством главного конструктора Н.Т. Кулакова коллективом конструкторского бюро были разработаны более 50 новых конструкций различных авиабомб. Были созданы авиабомбы из высокопрочного чугуна и из стального литья с увеличенным очком, что позволяло снаряжать их взрывчатым веществом не только методом заливки, но и шнекованием. Была разработана серия осветительных, зажигательных, фугасно-зажигательных и специальных авиабомб.

Наряду с отработкой новых конструкций боеприпасов были проведены большие работы в области технологии. Систематически проводились технологические конференции со специалистами заводов. Это было необходимо также потому, что число цехов гражданских предприятий, изготовлявших корпуса авиабомб (рисунок 2.6), значительно возросло. Важным результатом работы конструкторского бюро явилась принятая в апреле 1941 года система габаритов и масс авиабомб, состоявшая из девяти калибров.

Большие работы были проведены в области взрывателей. За десять предвоенных лет Центральное конструкторское бюро, возглавляемое Д.Н. Вишневским, разработало и внедрило в серийное производство новую отечественную систему взрывателей. Эта система включала взрыватели контактного и дистанционного действия для снарядов сухопутной, зенитной и морской артиллерии, артиллерийских мин, авиационных бомб, малокалиберных снарядов для скорострельных автоматических авиационных пушек, а также для реактивных снарядов, в том числе для снарядов легендарных катюш. Созданные взрыватели имели оригинальные, простые и технологичные конструкции. Они отличались безопасностью, надежностью и безотказностью действия. Были созданы и поставлены на производство авиационные патроны калибров 20, 23 и 37 мм к новым высокоскорострельным автоматическим пушкам ШВАК, НС-37.

Авиационные снаряды комплектовались осколочными, осколочно-зажигательно-трассирующими, бронебойно-зажигательными и подкалиберными бронебойно-зажигательно-трассирующими снарядами с новыми чувствительными и надежными взрывателями. Для повышения эффективности осколочных и осколочно-зажигательных снарядов в них были применены разрывные заряды из нового, более мощного взрывчатого вещества. По боевым и эксплуатационным параметрам созданные к началу войны авиационные снаряды значительно превосходили лучшие зарубежные образцы.

Большой вклад в развитие производства гильз, авиавыстрелов, ручных гранат (рисунок 2.7) и других боеприпасов внес коллектив завода, директором которого был  Н.В. Мартынов. Гильзовое производство издавна отличалось специфическими технологическими сложностями при плавке и прокате гильзовой латуни, при многократных вытяжках самих гильз на прессах. Для получения качественной продукции требовалось четкое и жесткое соблюдение требований отработанных технологических регламентов. В связи с многомиллионными
тиражами гильз их производство потребляло огромные количества дефицитных цветных металлов – меди и цинка. Поэтому для экономии этих металлов в предвоенные годы заводами и конструкторскими организациями были проведены работы по созданию цельнотянутых и сборных свертных гильз из черного металла.

Интенсивно велись работы по созданию противотанковых и противопехотных инженерных мин заграждения. Разработаны пять образцов противотанковых и противопехотных мин, ряд взрывателей и замыкателей.

В пороховой промышленности за годы предвоенных пятилеток осуществили реконструкцию старых заводов на новой технической базе и решили проблему обеспечения пороховой промышленности хлопковой целлюлозой. Был налажен выпуск в промышленном масштабе древесной целлюлозы ВЦА, пригодной для производства порохов. В трудных условиях военного времени это дало возможность обеспечить пороховую промышленность необходимым количеством целлюлозного сырья. Обширный цикл работ по интенсификации производства пироксилина и пироксилиновых порохов позволил повысить производительность труда на производстве пироксилина в 10 раз, сократить длительность цикла производства пороха в пять-шесть раз, снизить расходы растворителя в полтора-два раза. Было развернуто строительство новых пороховых заводов на востоке страны. К началу войны часть их была близка к пуску.

Крупнейшими достижениями пороховиков явились разработка составов и технологии баллистных порохов и организация производства таких порохов на двух заводах, а также отработка пороховых зарядов для реактивных снарядов. Был проведен большой объем работ по разработке новых марок порохов и метательных зарядов из них для всех артиллерийских, минометных и авиационных снарядов, созданных до войны.

Были осуществлены большие работы по совершенствованию производства основного взрывчатого вещества – тротила, в том числе по разработке и внедрению непрерывных способов получения тротила. Эти усовершенствования позволили увеличить мощности производства тротила в 1941 году по сравнению с 1938 годом в три раза. Было создано производство тетрила. Разработана непрерывная технология получения нового мощного взрывчатого вещества – гексогена.

В области снаряжения боеприпасов взрывчатыми веществами были проведены важные работы по разработке и внедрению в производство метода, предложенного Н.Т. Зверевым, – формования разрывных зарядов путем шнекования. В других странах аналогичных методов снаряжения не было. Как показал опыт войны, исключительно важным преимуществом метода шнекования оказалось то, что он позволил снаряжать артиллерийские боеприпасы и мины, авиабомбы и другие боеприпасы суррогатными аммиачно-селитренными взрывчатыми веществами с уменьшенным содержанием дефицитного в годы войны тротила. Были созданы рецептуры и методы ускоренной фабрикации суррогатных аммиачно-селитренных взрывчатых веществ, обеспеченных широкой отечественной сырьевой базой и явившихся полноценной заменой тротила. В 1940 году был организован массовый выпуск большинства серийных боеприпасов, снаряжаемых суррогатными взрывчатыми веществами. Следует отметить, что применение суррогатных аммиачно-селитренных взрывчатых веществ позволило также использовать корпуса снарядов, мин, авиабомб из высокопрочного чугуна. Наряду с реконструкцией старых заводов во второй половине
30-х годов было построено семь новых заводов по производству взрывчатых веществ и снаряжения.

Начало Отечественной войны сложилось для промышленности боеприпасов исключительно неблагоприятно. С августа по ноябрь 1941 года в результате оккупации, а также эвакуации из прифронтовых районов выбыло из строя 303 предприятия, изготовлявших боеприпасы. Уже в декабре 1941 года почти все эвакуированные предприятия прибыли на новые места и на многих из них было восстановлено производство. В июле 1942 года предприятия отрасли выпустили продукции в 1,7 раза больше, чем в июне 1941 года.

В конце 1941 и начале 1942  года сложилось тяжелое положение с производством корпусов артиллерийских снарядов. Корпусные заводы вместе с научно-исследовательским институтом провели колоссальную работу по резкому увеличению выпуска корпусов снарядов на имеющихся производственных площадях. Была сведена до минимума механическая обработка. Снаряды с привинтной головкой заменили цельнокорпусными, расширили допуски, отменили термическую обработку корпусов осколочно-фугасных снарядов при сохранении необходимой прочности и эффективности действия. Корпуса снарядов стали выпускать с так называемой «черной» каморой, т.е. без механической обработки каморы резцом. Многие виды корпусов артиллерийских снарядов и все мины стали изготовлять из высокопрочного чугуна отливкой в кокиль. Была отработана штамповка снарядных корпусов методом одновременного цикла, когда все операции выполнялись на одном прессе.

В бомбовом производстве по предложению технологов конструкторского бюро Н.Т. Кулакова был внедрен метод автоматической
сварки корпусов под слоем флюса, разработанный академиком
Е.О. Патоном. Было достигнуто настолько высокое качество сварочных швов, что испытание их на герметичность было отменено.

Коллективом этого конструкторского бюро за два с половиной месяца была создана система фугасных авиабомб М-43 упрощенной конструкции и технологии изготовления с корпусами, получаемыми литьем из высокопрочного чугуна, со штампованным подвесным ушком и только с одним отверстием, резьба которого нарезалась на станке (под взрыватель). По признанию специалистов, в условиях мирного времени на отработку этой системы ушло бы не менее пяти лет.

На заводах по производству взрывателей, гильз и малокалиберных авиационных снарядов детали стали изготовлять на многошпиндельных автоматах, резьбы получали методом накатки, сократили число вытяжек в производстве гильз, применили двухпуансонные установки, стали изготовлять гильзы из горячекатаной латуни, а также стальные сборные и свертные гильзы.

На заводах по производству порохов в содружестве с научно-исследовательским институтом, директором которого был А.П. Закощиков, в начале войны было завершено внедрение ускоренной фабрикации пироксилина и пороха, а также заменителей дефицитных компонентов в порохах. В невиданно короткие сроки была решена задача создания мощного производства баллиститных порохов на одном из уральских заводов и организации на нем производства пороховых шашек для реактивных снарядов с использованием новой непрерывной технологии. В три раза по сравнению с довоенной увеличилась номенклатура пороховых зарядов. Был создан и внедрен на многих заводах новый высокопроизводительный метод изготовления кольцевых дополнительных минометных зарядов.

На двух заводах было начато производство мощного взрывчатого вещества – гексогена, а также снаряжения боеголовок реактивных снарядов. Проблема обеспечения производства необходимыми количествами взрывчатых веществ была решена путем использования в боеприпасах аммиачно-селитренных взрывчатых составов с уменьшенным содержанием дефицитного тротила (амматолов, динамонов), разработанных до войны, а также в результате широкого внедрения освоенного еще до войны высокопроизводительного технологического процесса заполнения снарядов этими смесевыми взрывчатыми веществами на шнек-прессах.

Конструкторы в исключительно короткие сроки разработали, а работники заводов организовали массовый выпуск противотанковых средств – противотанковых зажигательных гранат (бутылок), противотанковых инженерных мин, ручных противотанковых фугасных и кумулятивных гранат, кумулятивных и подкалиберных бронебойных артиллерийских снарядов, кумулятивных противотанковых авиабомб.

Скоростное проектирование изделий с минимальной экспериментальной отработкой было законом для конструкторов в годы войны. В связи с поступлением в действующую армию более совершенных артиллерийских систем научно-исследовательские институты и конструкторские бюро отрасли разработали в ходе войны 19 новых высокоэффективных выстрелов основного назначения. За время войны было модернизировано и отработано вновь свыше 50 номенклатур авиабомб. Большой вклад в создание новых порохов, взрывчатых составов, пиротехнических и капсюльных средств для вновь создаваемых изделий внесли взрывчатники и пиротехники отрасли.

2.5 История высшей школы по подготовке специалистов
для отечественной пороховой промышленности

Невозможно говорить об отечественной пороховой промышленности в отрыве от истории развития пороховой науки и подготовки кадров пороховиков. За 600-летний период своего существования российская пороховая промышленность прошла этап кустарного производства, когда опыт изготовления порохов передавался по наследству, и, наконец, к началу ХVIII в. перешла на «плановую» подготовку мастеровых, осваивающих секреты производства. Подготовка осуществлялась передачей опыта одного завода другому. Так, например, в 1788 г. при освоении построенных мощностей Казанского порохового завода с петербургских заводов в Казань были командированы 14 мастеровых  пороховиков во главе с подпоручиком артиллерии Турнером.

Началом специальной подготовки пороховиков с преподаванием не только производственных приемов, но и научных знаний можно считать преподавание основ химических знаний офицерам-артиллеристам в образованном в 1820 г. первом артиллерийском учебном заведении – Артиллерийском училище (в дальнейшем Михайловском).

Военная академия Ракетных войск стратегического назначения им. Петра Великого, бывшая Военная академия им. Ф.Э. Дзер-жинского, бывшая Михайловская артиллерийская академия.
В первые годы обучающиеся здесь офицеры имели очень небольшой химический практикум. В конце 1837 г. в программу обучения вошли разделы по технологии дымного пороха, изучению его свойств и
приготовлению фейерверков. В разные годы в училище, а затем
в академии преподавали выдающиеся ученые. Так, с 1838 г. для чтения лекций «Порох и его свойства», «Воспламенение и взрыв» был приглашен академик Г.И. Гесс, который одновременно с преподаванием осуществлял руководство химической лабораторией, имевшей большое значение для развития научных исследований и решения конкретных практических задач.

30 августа 1855 г. офицерские классы были переведены в Михайловскую артиллерийскую академию. В программу обучения вошли курсы лекций по порохам, пороховому производству, целлюлозе и аналитической химии, стабильности порохов и составляющих их компонентов. В 1858 г. преподавание химии и заведование химической лабораторией было возложено на Л.Н. Шишкова – профессора, генерала, известного ученого и педагога, друга и соратника Д.И. Менделеева, который активно взаимодействовал с академией, участвуя в постановке курсов, выступая на заседаниях и съездах Русского физико-химического общества, проводимых в аудиториях химической лаборатории.

В 1865 г. Л.Н. Шишкова, вышедшего в отставку, заменил его соратник Н.П. Федоров, выпускник академии 1856 г. Он руководил преподаванием цикла химических дисциплин в течение 22 лет. Под его руководством на Охтинском пороховом заводе при участии Г.А. Забудского, С.В. Панпушко, С.А. Броунса (все – выпускники академии разных лет) были начаты работы по созданию отечественных бездымных порохов. В 1887 г. в связи с переходом Н.П. Федорова на другую работу преподавание цикла химических дисциплин возглавил
Г.А. 3абудский. Под его руководством выросли выдающиеся преподаватели – организаторы промышленного производства, в их числе генерал В.К. Игнатьев, профессор, генерал А.В. Сапожников, профессор
А.А. Солонина, С.А. Броуне. Наиболее яркой личностью был академик Владимир Николаевич Ипатьев. В 20-е годы XX столетия по рекомендации В.И. Ленина он возглавлял химическую промышленность Советской России. В конце 20-х годов выехал в США, где разработал современные технологии переработки нефти и получения широкой гаммы продуктов нефтехимии.

Своей деятельностью ученые-химики Михайловской артиллерийской академии положили начало традициям научной и педагогической школы по подготовке специалистов-пороховиков и подняли ее на мировой уровень. После Октябрьской революции преподавание химических дисциплин и подготовка специалистов в Артиллерийской академии были продолжены.

15 марта 1919 г. Михайловская артиллерийская академия была переименована в Артиллерийскую академию РККА. В это время обучение специалистов возглавляли профессора А.В. Сапожников,
В.Н. Ипатьев, А.А. Солонина, под их руководством преподавателями работали О.Г. Филиппов, С.А. Броуне, С.А. Сериков, М.Е. Серебряков.

Осенью 1923 г. в академии были созданы кафедры: теории взрывчатых веществ и технической химии; химической технологии и технологии порохов и взрывчатых веществ; общей химии; органической химии. Все они работали под единым научным руководством А.В. Сапожникова и готовили военных инженеров-химиков по порохам и взрывчатым веществам (ВВ).

Летом 1925 г. Артиллерийская академия, Военно-инженерная академия и военный факультет электротехнического института были объединены в Военно-техническую академию, просуществовавшую до июня 1932 г., после чего подготовка специалистов осуществлялась в Артиллерийской академии на факультете порохов и ВВ. Начальниками кафедры порохов этого факультета в разное время были Б.А. Парфенов (1932–1935 гг.), В.С. Тихонович (1935–1940 гг.), И.В. Тишунин (1940–1941 гг.).

Во время Великой Отечественной войны многие преподаватели и сотрудники кафедры были отправлены на фронт. Находясь в эвакуации в г. Самарканде, оставшиеся сотрудники кафедры не прекращали исследований. Так, под руководством И.В. Тишунина были проведены работы по изучению причин разрывов минометов в суровых зимних условиях (1941–1942 гг.) и найдены пути их устранения. Совместно с отраслевым институтом был разработан и принят на вооружение заряд из пироксилинового пороха для минометов.

В 1946 г. произошло объединение кафедр ВВ и порохов Артиллерийской академии, она стала называться кафедрой порохов и ВВ. С 1946 по 1953 годы начальником объединенной кафедры был Ф.А. Баум, а его заместителем – И.В. Тишунин. В 1953 г. И.В. Тишунин становится начальником кафедры. На этом посту он проработал до 1971 г. Под его руководством в эти годы проводится большой объем исследований по таким направлениям, как разработка составов топлив и изучение их свойств, повышение энергетической эффективности топлив за счет подбора компонентов и оптимизации соотношения между ними, закономерности горения твердых топлив. В дальнейшем это последнее направление стало главным. Была сформулирована физическая модель горения нитроглицериновых порохов, что принесло автору и кафедре признание и авторитет. В эти годы Н.К. Егоровым впервые была выдвинута идея об использовании в качестве модификаторов горения металлоорганических соединений на основе ферроцена и организации совместно с отраслевыми институтами их производства.

С 1971 по 1990 годы кафедру возглавлял Николай Константинович Егоров. С 1990 по 1995 годы начальником кафедры ракетных топлив, взрывчатых веществ и средств пироавтоматики был И.Т. Севрюков. С 1996 г. кафедрой руководит В.И. Загарских.

Сейчас Военная академия Ракетных войск стратегического назначения им. Петра Великого остается одним из авторитетнейших учебных заведений, однако роль ее выпускников в условиях сегодняшнего дня существенно изменилась и возросла. При отсутствии оборонных министерств, осуществлявших ранее техническую политику в области вооружений, военной техники и, в частности, порохов, эта работа ныне возложена на Министерство обороны, его институты и академии. Соответственно возросла и ответственность по подготовке высокопрофессиональных кадров, способных осуществлять эту техническую политику.

Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет), бывший Ленинградский технологический институт им. Ленсовета. Ликвидируя отставание царской России в области производства артиллерийского вооружения и боеприпасов, Советское правительство с 20-х годов осуществляло широкую программу строительства новых предприятий по изготовлению порохов. Перед страной встала задача расширенной подготовки инженеров и специалистов для пороховой промышленности и ее научных учреждений. В 1930 г. было принято решение об открытии в ряде высших учебных заведений страны кафедр, готовящих инженеров-пороховиков.

Одна из первых спецкафедр по порохам и ВВ была организована в 1930 г. в Ленинградском химико-технологическом институте (ЛТИ). Первым заведующим этой кафедрой был выпускник Петербургского университета, один из старейших пороховиков страны – Николай Акимович Голубицкий. До этого назначения Н.А. Голубицкий в течение многих лет (с 1896 по 1929 г.) работал на Рошальском и Охтинском пороховых заводах, а затем в Центральной научно-исследовательской лаборатории, организованной Д.И. Менделеевым. В том же 1930 г. в ЛТИ пришел молодой профессор Ленинградского университета Сергей Николаевич Данилов, который возглавил кафедру «Искусственные волокна».

Одновременно с организацией кафедры по подготовке инженеров в ЛТИ в 30-е годы в г. Шостке Сумской области были образованы техникум и технологический институт, который готовил инженеров-пороховиков до 1937 г. Курс порохов в это время читал технический директор Шосткинского порохового завода Н.А. Машкин. После расформирования института часть преподавателей перешла на работу в Казанский химико-технологический институт.

В 1932 г. на базе спецкафедры и кафедры «Искусственные волокна» ЛТИ была образована общая кафедра «Химическая переработка целлюлозы», которую возглавил С.Н. Данилов. До 1938 г. кафедра выпускала специалистов широкого профиля для работы на заводах по производству порохов, химической переработке целлюлозы и искусственного волокна. В 1938 г. в связи с необходимостью увеличения выпуска специалистов кафедра была разделена на две: кафедру «Химия переработки целлюлозы» и кафедру 42 (изготовление и переработка порохов). Кафедрой 42 до 1972 г. заведовал С.Н. Данилов.

В 1969 г. кафедра, оставаясь самостоятельным учебным подразделением ЛТИ, вошла в состав СКТБ «Технолог» в виде отделения, и весь коллектив ее преподавателей, научных сотрудников и лаборантов принял активное участие в проведении научно-исследовательских работ по пороховой тематике, а затем и конверсии пороховой промышленности. СКТБ «Технолог», возникшее в 1963 г. как научно-производственные мастерские, развилось в научное подразделение, которое проводило и проводит широкие исследования в интересах отрасли, имеет широкие творческие связи с заводами, со всеми научно-исследовательскими институтами пороховой промышленности, институтами Академии наук и других отраслей промышленности. Высокая квалификация, научный и технический потенциал коллектива СКТБ позволили решить многие важные проблемы и прикладные задачи. Из них наиболее значимыми для пороховой промышленности являются: разработка промышленного синтеза и технологий производных динитразовой кислоты – аммониевой, калиевой, цезиевой солей; разработка синтеза и технологии органических азидосоединений, мономеров для получения тетразольных полимеров.

Директорами – главными конструкторами СКТБ в разные годы были: Б.В. Гидаспов, член-корреспондент РАН (1969–1977 гг.);
Н.А. Милюхин, кандидат технических наук, доцент (1977–1980 гг.); Н.Г. Рогов, доктор технических наук, профессор (1980–1988 гг.);
А.А. Кирюшкин, кандидат химических наук (1989–1993 гг.);
И.В. Крауклиш, доктор химических наук, профессор (1988–1989 гг., с 1993 г).

Кафедрой химии и технологии высокомолекулярных соединений с 1972 по 1995 г. руководил избранный по конкурсу доктор технических наук, профессор Николай Григорьевич Рогов, имевший опыт
работы в пороховой промышленности, где он прошел путь от ассистента кафедры КХТИ им. С.М. Кирова, старшего инженера до заместителя директора по науке Научно-исследовательского института полимерных материалов (НИИПМ), заместителя начальника третьего Главного управления Министерства оборонной промышленности, а затем заместителя начальника четвертого Главного управления Министерства машиностроения. С 1995 г. кафедру возглавляет выпускник ЛТИ доктор химических наук, профессор М.А. Ищенко.

За время своего существования кафедра выпустила более 2000 специалистов, подготовила более 155 кандидатов и 25 докторов наук, в том числе для Китая, Сирии, Польши, Болгарии.

Казанский Государственный технологический университет, бывший Казанский химико-технологический институт. В 1930 г. на базе химического факультета Казанского государственного университета была образована кафедра технологии порохов и ВВ в Казанском химико-технологическом институте. Первым заведующим этой кафедрой был доцент (позднее профессор) И.Е. Мойсак. Учебно-преподавательскую работу в это время вели профессор В.В. Евлампиев, доцент Д.А. Вердеревский и инженеры Казанского порохового завода. Первый выпуск специалистов состоялся в 1931 г.

В 1934 г. кафедру разделили на две: кафедру порохов (во главе с доцентом, позднее профессором Л.И. Захаровым) и кафедру ВВ (во главе с профессором Б.Л. Кондрацким). В течение последующих трех лет на кафедре технологии порохов ВВ была создана достаточная материальная база, читались спецкурсы «Химия и технология нитратов целлюлозы», «Технология порохов», «Внутренняя баллистика».

До 1941 г. кафедрой было выпущено 489 специалистов. В годы войны на кафедре работал коллектив ученых и преподавателей из ЛТИ, находившихся в эвакуации. Учебная и научная работа осуществлялась под руководством профессора С.Н. Данилова, видных специалистов Л.И. Захарова, Г.Х. Камая. Слияние двух школ обозначило новые перспективы развития кафедры. В это время был выполнен ряд интересных исследовательских и технологических работ, синтезированы новые компоненты порохов. С кафедрой сотрудничал находившийся в эвакуации профессор Я.Б. Зельдович (впоследствии академик АН СССР, трижды Герой Социалистического Труда). За время войны кафедрой было подготовлено около 100 квалифицированных инженеров-технологов.

После войны в 1946–1955 гг. кафедра увеличивает выпуск специалистов, наращивает научно-исследовательский потенциал и проводит научно-исследовательские работы по следующим направлениям: разработка новых составов порохов; изучение взаимосвязи эксплуатационных характеристик порохов с рецептурно-технологическими свойствами; разработка теоретических и экспериментальных аспектов воспламенения и горения порохов.

В 50-е и 60-е годы кафедра успешно ведет работы по поиску и исследованию компонентов и составов твердых топлив и порохов, а также технологий их изготовления. В эти годы резко возрос выпуск специалистов – до 100 инженеров в год.

Кафедрой были проведены комплексные исследования в области получения сферических порохов, созданы научно-технические основы технологии их получения.

С 1968 по 1974 годы кафедрой руководил кандидат технических наук, и.о. профессора Р.А. Лазарев, с 1975 по 1981 годы – доктор технических наук К.И. Синаев, с 1981 г. – заслуженный деятель науки и техники Российской Федерации и Республики Татарстан, доктор технических наук, профессор А.В. Косточко. До 1998 г. кафедрой выпущено около 4000 инженеров.

Российский химико-технологический университет им.
Д.И. Менделеева, бывший Московский химико-технологический институт.
Кафедра химии и технологии высокомолекулярных соединений (42-я) была организована в 1934 г. Первым заведующим кафедрой был Александр Семенович Бакаев, выпускник Михайловской академии, впоследствии доктор технических наук, профессор, дважды лауреат Государственной премии. А.С. Бакаеву принадлежит заслуга в развитии теории и практики нитроглицериновых порохов в Советском Союзе, создании высокоэффективных рецептур этих порохов и не имеющих аналогов непрерывных технологических процессов их производства. Организуя кафедру в МХТИ, он использовал научные достижения нашей страны в этой области и в подготовке высококвалифицированных инженерных кадров. Кафедра впервые стала готовить специалистов в области не только пироксилиновых, но и баллиститных порохов.

В эти годы кафедра подготовила большой отряд специалистов-технологов, столь необходимых для вновь строящихся заводов. В годы войны, несмотря на эвакуацию из Москвы, выпуск специалистов не прекращался.

С 1939 по 1943 годы профессорско-преподавательский состав кафедры оказывал помощь Ивановскому химико-технологическому институту в подготовке инженеров-пороховиков, читая лекции, проводя лабораторные практикумы. После 1943 г. выпуск специалистов этого профиля в Ивановском химико-технологическом институте был прекращен.

Среди студентов, учившихся у преподавателей МХТИ в г. Иванове, были будущие руководители предприятий и институтов отрасли, в том числе: доктор технических наук, лауреат Государственной премии, заслуженный химик РФ Д.Ф. Маров; лауреат Государственной премии А.Я. Морозов; кандидат технических наук, Герой Социалистического Труда, заслуженный деятель науки и техники Б.К. Громцев; директор одного из крупнейших предприятий отрасли А.Н. Соколов и другие.

На кафедре с момента ее организации проводились научно-исследовательские работы. Так, А.А. Шмидтом были исследованы возможности нитрования целлюлозы при малых модулях, показана определяющая роль состава нитросмеси внутри волокна на процесс нитрования и свойства нитроцеллюлозы (НЦ). Результаты этих исследований в дальнейшем стали базой для создания современной теории нитрации целлюлозы. Была разработана теория стабилизации целлюлозы, изучены процессы получения НЦ из древесной целлюлозы. Им впервые были предложены азотно-кислотный способ облагораживания целлюлозы и способ очистки воды с помощью фильтров на основе коллоксилина.

В 1948 г. к руководству кафедрой возвращается А.С. Бакаев. С этого времени он не прерывает своей деятельности как заведующий кафедрой до 1972 г. За годы работы А.С. Бакаев основное внимание уделял разработке физико-химических основ технологии баллиститных порохов и совершенствованию их производства. Под его руководством преподавателем кафедры доцентом М.Г. Фальковским были начаты работы по изучению физико-механических свойств и механизма разрушения порохов, продолженные затем В.А. Мальчевским. Результаты этих работ были успешно использованы при прогнозировании прочностных характеристик и стабильности пороховых зарядов. По инициативе А.С. Бакаева были начаты исследования процессов горения баллиститных порохов. Работы проводились выпускником кафедры, будущим известным специалистом в области горения и катализа порохов, профессором, доктором технических наук А.П. Денисюком в тесном контакте с учеными кафедры взрывчатых веществ, возглавляемой
К.К. Андреевым. Исследования по разработке методов повышения физико-механических и технологических свойств порохов в последние годы были продолжены выпускником кафедры Д.Л. Русиным. Им были предложены универсальные модификаторы структуры и свойств порохов, основанные на эффекте самоармирования.

Под руководством А.С. Бакаева сотрудниками кафедры
Р.И. Шнеерсон и Ю.М. Лотменцевым был выполнен большой цикл исследований по изучению механизма пластификации нитратов
целлюлозы и выявлению факторов, влияющих на однородность пороха и его свойств. Основным итогом этих работ, завершенных Ю.М. Лотменцевым, явились методология исследования термодинамики и кинетики пластификации НЦ, а также разработка методов оценки термодинамической устойчивости, создание диаграмм фазового состояния систем «НЦ – пластификатор», позволяющих проводить научно обоснованную компоновку пороховых рецептур, оптимизировать температурные режимы варки пороховой массы.

Р.А. Малахов, работавший на кафедре в 60-х годах, провел исследования и разработал физико-химические принципы управления поверхностными явлениями в технологии порохов. Научные разработки в этом направлении, продолженные в дальнейшем М.А. Фиошиной,
Б.А. Пономаревым, Д.Л. Русиным, А.В. Васиным и другими, стали основой для широкого использования поверхностно-активных веществ в технологии порохов.

Результаты этих и многих других исследований, выполненных сотрудниками и преподавателями кафедры совместно с отраслевыми институтами, были внедрены на заводах отрасли.

В 1972 г. заведующим кафедрой химии и технологии высокомолекулярных соединений стал выпускник кафедры доктор технических наук, профессор Н.П. Токарев. Он руководил ею до 1984 г. С 1984 по 1988 годы кафедру возглавлял кандидат технических наук В.А. Мальчевский, с 1989 г. – доктор технических наук, профессор Ю.М. Лотменцев. За годы работы кафедрой было подготовлено более 2000 специалистов.

Красноярская государственная технологическая академия, бывший Сибирский технологический институт. В связи с необходимостью подготовки инженеров-пороховиков для предприятий сибирского региона в 1957 г. в Сибирском лесотехническом институте, старейшем высшем учебном заведении г. Красноярска, была организована пороховая кафедра. Большую помощь ей оказал ЛТИ им. Ленсовета. В Красноярск были направлены квалифицированные кадры, учебная и методическая литература. Заведующим кафедрой был назначен кандидат технических наук В.Н. Постников.

Становление кафедры осуществлялось под руководством члена-корреспондента АН СССР, профессора С.Н. Данилова. Преподавателями кафедры работали выпускники ЛТИ – Г.А. Лановая, Р.С. Степанова, Т.С. Щербакова. Позднее, в 1959–1960 гг., на кафедре работали кандидаты химических наук Д.Г. Катицкий, С.А. Никитина, Е.Ю. Беляев, Н.А. Крутиков, В.Н. Шаньков, В.К. Лыжин.

Начиная с первого выпуска инженеров химиков-технологов в 1960 г., преподавательский коллектив кафедры и научно-исследова-тельские группы укомплектовывались в основном своими выпускниками.

В 1965 г. кафедра разделилась на две: «Химия и технология высокомолекулярных соединений» (ХТВМС) и «Химия и технология органических соединений азота». Кафедрой ХТВМС в разные годы руководили: кандидат технических наук, доцент О.К. Тренин (1962–1972 гг.), доктор технических наук, профессор Ю.С. Иващенко (1972–1982 гг.), кандидат химических наук, доцент Ю.К. Веснин (1982–1987 гг.).
С 1987 г. кафедрой руководит доктор химических наук, профессор
В.П. Твердохлебов.

В течение всего периода существования кафедра поддерживала тесную связь с родственными кафедрами ЛТИ и других вузов. Именно там молодые преподаватели и выпускники Сибирского технологического института – будущие преподаватели, оканчивали очную или заочную аспирантуру и успешно защищали кандидатские и докторские диссертации.

Одновременно с преподавательской работой кафедрой проводился большой объем научно-исследовательских и фундаментально-поисковых работ. Изучение процессов горения и синтеза, применение высокоактивных компонентов для топлив, разработка способов отверждения, в том числе низкотемпературных, новых катализаторов горения – главные направления исследований кафедры. Результаты этих исследований нашли применение в работах отраслевых институтов и предприятий.

За 37 лет существования кафедрой было выпущено более 1300 инженеров. Выпускники кафедры работают в самых различных отраслях промышленности, многие из них стали учеными и руководителями различных рангов.

Пермский государственный технический университет. Кафедра технологии полимерных материалов и порохов была образована в 1969 г. на инженерном химико-технологическом факультете Пермского политехнического института. Создание кафедры было поручено начальнику отдела Научно-исследовательского института полимерных материалов Евгении Гавриловне Романовой, впоследствии первыми преподавателями на кафедре стали кандидаты наук, доценты
В.С. Сухинин, Д.В. Шевцов, Е.З. Кондрашова, И.К. Полякова,
Л.А. Галкина. Дальнейшая комплектация преподавательского состава осуществлялась за счет научных сотрудников НПО им. С.М. Кирова, среди них: профессор И.А. Сусоров, доценты Б.Л. Дейнека,
Д.Д. Талин, А.М. Федосеев, Г.И. Шабаев, Л.Л. Хименко, А.И. Лазуткин. В подготовке инженеров-пороховиков участвовали сотрудники и руководители НПО им. С.М. Кирова – профессор В.В. Мошев, кандидаты технических наук А.М. Секалин, Г.Г. Колосов, профессора, доктора технических наук АМ. Степанова, Ю.С. Клячкин и другие. Сотрудники кафедры выполнили большой объем научно-исследовательских и фундаментально-поисковых работ, результаты которых использовались и используются для решения вопросов разработки оборонной и конверсионной техники.

С 1989 г. кафедру возглавляет избранный по конкурсу на должность заведующего профессор, доктор технических наук Александр Сергеевич Ермилов.

За годы существования кафедрой было подготовлено свыше 1500 инженеров.

2.5.1 Бийский технологический институт Алтайского
государственного университета им. И.И. Ползунова

В 1959 г. в г. Бийске открылся вечерний факультет Алтайского политехнического института им. И.И. Ползунова. На факультете готовили инженеров по специальностям «Химия и технология высокомолекулярных соединений» и «Технология машиностроения». Набор на первый курс в 1959 г. составил соответственно 50 и 25 студентов. Первым деканом факультета был кандидат исторических наук Роман Архипович Мальков. Штат преподавателей факультета состоял из 11 человек. В течение первых четырех лет факультет не имел собственных помещений. Занятия проводились в здании ГПТУ. В это время факультету оказывали большую помощь руководители таких предприятий, как Алтайский научно-исследовательский институт химической технологии (АНИИХТ), ныне Федеральный научно-производственный центр «Алтай», Бийский химический комбинат, ныне АО «Полиэкс», Бийский олеумный завод, Бийский котельный завод, заводы «Молмашстрой», «Продмаш». В 1965 г. АНИИХТ передал факультету небольшое двухэтажное здание под лаборатории будущей кафедры химической технологии. В создание лаборатории большой вклад внесли доцент Евгений Николаевич Киселев, ученые АНИИХТа Геннадий Викторович Сакович, в то время заместитель директора по научной работе, ныне академик РАН, Николай Александрович Анаскин, Николай Михайлович Поляничко.

В 1965 г. была открыта кафедра химической технологии. Пер-
вым ее заведующим стал Е.Н. Киселев. 1 сентября 1969 г. Бийский
химический комбинат, которым в то время руководил Л.В. Забелин, передал факультету специально построенный корпус. С этого времени темпы развития факультета резко возросли. Семидесятые годы характеризуются созданием современной учебной базы и базы научных исследований кафедры. На кафедру приходят десятки молодых преподавателей, имеющих ученые степени кандидатов наук.

В 1979 г. факультет был преобразован в филиал Алтайского
политехнического института им. И.И. Ползунова в г. Бийске (БФ
АЛТПИ). Первым его директором стал Василий Егорович Бажин, впоследствии профессор, доктор технических наук. В рамках филиала были организованы два факультета: механический и технологический с двумя кафедрами: «Химия и технология высокомолекулярных соединений» (ХТВМС) и «Химия органических соединений азота». Первым деканом технологического факультета был кандидат технических наук, доцент Алексей Гурьевич Зайцев.

В 1993 г. филиал стал называться филиалом Алтайского технического университета в г. Бийске, а с июля 1994 г. – Бийским технологическим институтом Алтайского государственного технического университета им. И.И. Ползунова.

В течение всего периода существования кафедра проводила и проводит научно-исследовательские и фундаментально-поисковые работы, результаты которых широко внедрялись на заводах г. Бийска, в первую очередь, – на Бийском химическом комбинате. Примером такой совместной работы является внедрение на АО «Полиэкс» технологии получения микрокристаллической целлюлозы. В настоящее время кафедру ХТВМС возглавляет профессор И.С. Кононов.

За годы работы кафедрой подготовлено более 2000 инженеров-технологов, пополнивших кадры ФНПЦ «Алтай», АО «Полиэкс» и других предприятий региона. Среди них доктор химических наук
А.М. Белоусов, доктор химических наук С.Г. Ильясов, кандидаты технических наук Л.А. Прокопьева, Г.С. Тараненко, ведущие специалисты Ю.М. Александров, Н.Ф. Антипенок, Е.А. Куркин, Т.Д. Долматова, Н.В. Жаринова, Л.А. Кравцова, В.А. Самойлов.

2.5.2 История создания кафедры «Химическая технология высокомолекулярных соединений» Бийского
технологического института

На кафедре ведется обучение по специальности «Химическая технология полимерных композиций, порохов и твердых ракетных топлив».

Квалификация, получаемая выпускниками кафедры, – инженер.

Первый набор студентов на безотрывную форму обучения произведен в 1959 году.

Первый выпуск инженеров, закончивших институт по безотрывной форме обучения, состоялся в 1965 году.

Первый набор студентов на очную форму обучения произведен в 1967 году.

Первый выпуск инженеров, закончивших институт по очной форме обучения, состоялся в 1973 году.

Специальность «Химическая технология полимерных композиций, порохов и твердых ракетных топлив» трижды прошла аттестационную экспертизу и получила государственную аккредитацию в 1995, 2001 и 2006 гг.

Специальность лицензирована. Лицензия выдана Министерством образования Российской Федерации № 245–0763 от 23.12.1999г.

Всего с 1965 года по 2007 год подготовлено и выпущено по очной и безотрывной формам обучения более 2000 инженеров.

Началось с Бийского факультета Алтайского политехнического института им. И.И. Ползунова. Одной из первых кафедр этого факультета была кафедра химической технологии. Первый набор студентов на вечернее отделение специальности «Химическая технология высокомолекулярных соединений» произведен в 1959 году. Занятия начались с первого октября 1959 года в классах ГПТУ – 4. Весь штат преподавателей факультета состоял из 11 человек.

В 1963 году город выделил факультету часть трехэтажного здания в районе остановки трамвая «Озеро Кругленькое». Сочетая работу с учебой, студенты вместе с преподавателями изготавливали мебель, оснащали лабораторию оборудованием и приборами, участвовали в реконструкции помещений и их ремонте.

Лекции читали: ныне академик РАН Г.В. Сакович, Е.Н. Киселев, Н.А. Анаскин, А.А. Хенкин, А.М. Кутиков. Проводимые ими занятия и лекции были тесно связаны с жизнью предприятий города (БХК, АНИИХТа). Личное участие ведущих специалистов промышленности в учебном процессе обогащало и наполняло его новым содержанием, повышая качество подготовки инженеров.

Большую помощь в становлении кафедры оказывали директора предприятий Я.Ф. Савченко и Н.В. Пешкин.

В 1965 году АНИИХТ передал факультету небольшое двухэтажное здание 93/1А на остановке трамвая «Горная», которое было переоборудовано под лаборатории будущей кафедры химической техно-логии.

За сравнительно короткое время были созданы лаборатории технологических исследований, физико-химических методов анализа, технологии полимерных материалов, быстропротекающих процессов, физико-механических испытаний. Начато оснащение лаборатории технологии целлюлозы и целлюлозных материалов. Большую работу в этом направлении проводили: кандидат технических наук, доцент
Киселев Е.Н., кандидат технических наук Н.А. Анаскин, кандидат технических наук доцент Н.М. Поляничко. Оснащение лабораторий велось под неослабным вниманием и руководством Я.Ф. Савченко и
Г.В. Саковича. Уже тогда создались необходимые предпосылки для подготовки высококвалифицированных инженерных кадров, а укрепление факультета учебной лабораторной базой дало возможность в 1965 году открыть кафедру «Химическая технология», первым заведующим которой стал Е.Н. Киселев. Он же был и единственным штатным преподавателем.

Первый выпуск инженеров-технологов по специальности «Химическая технология высокомолекулярных соединений» вечерней формы обучения состоялся в 1965 году. Их было 28 человек. Это явилось большим событием в жизни города и факультета.

Следующим заведующим кафедрой был А.Б. Тронов. Он организовал первые научно-исследовательские работы по синтезу.

Значительным событием 1967 года стал первый набор 50 студентов на дневное отделение специальности XT ВМС.

В начале 70-х годов кафедру возглавил лауреат Государственной премии кандидат технических наук М.Н. Голубев, один из ведущих специалистов АНИИХТа по разработке рецептур и технологии смесевых твердых ракетных топлив.

Существенный вклад в оснащение лабораторий внесли ведущие оборонные предприятия города: АНИИХТ (директор Я.Ф. Савченко), БХК (директор М.В. Пешкин ), олеумный завод (директор Н.П. Докукин).

В создании лабораторий, реконструкции здания 93/1 А, формировании новых научных направлений, комплектовании кафедры высококвалифицированными специалистами есть огромная заслуга кандидата технических наук, доцента Я.К. Абрамова.

С его приходом на кафедру в 1974 году здание 93/1А приобрело достойный вид и вузовскую компоновку. Я.К. Абрамов широким фронтом развернул исследовательские работы по вакуумной сушке компонентов и полуфабрикатов СРТТ и порохов, по совершенствованию технологии получения целлюлозы и ее нитроэфиров.

Я.К. Абрамов пригласил из Казани (КХТИ им. С.М. Кирова) кандидата химических наук Р.Г. Мамашева и А.П. Кирсанова, кандидата технических наук В.В Логинова, из Москвы (МХТИ им.
Д.И. Менделеева) кандидата технических наук В.А. Харитонова, из Ленинграда (ЛТИ им. Ленсовета) кандидата химических наук
Е.М. Попенко. В начале 80-х годов коллектив кафедры пополнили молодые ученые: кандидат технических наук И.И. Стяжкин и кандидат технических наук Д.И. Дементьева (выпускница кафедры). Кроме того, по приглашению из АНИИХТа на кафедру пришли: кандидат технических наук Г.А. Антонов, кандидат технических наук Л.К. Ноша, кандидат химических наук Г.Я. Петрова.

Кафедра к тому времени была на 100 % укомплектована преподавателями с учеными степенями.

В 1983 году заведующим кафедрой назначен кандидат технических наук, доцент И.С. Кононов, приглашенный на кафедру из
АНИИХТа в 1973 году. Лекционные курсы по всем дисциплинам с начала 80-х годов и до настоящего времени читают высококвалифицированные преподаватели с большим опытом практической работы в области СРТТ, нитратов целлюлозы и порохов (Абрамов Я.К.,
Кононов И.С., Антонов Г.А., Петрова Г.Я. и др.) В это время выполняется большой объем хоздоговорных научно-исследова-тельских работ: разработка высокоэффективных рецептур для
НИИПХ (г. Загорск, научный руководитель И.С. Кононов), высокоэнергетических порохов по заказу НИИПХ (г. Пермь, научный руководитель Р.Г. Мамашев), совершенствование технологии целлюлозы и ее нитратов для БХК (научный руководитель Я.К. Абрамов). Ежегодный объем хоздоговорных работ составлял от 200 до 280 тыс. рублей. Результаты исследований внедрены на предприятиях городов Загорска, Перми, Бийска.

Тематика дипломных проектов и работ, выполняемых на кафедре, была и остается актуальной и отвечает требованиям науки и производства. При этом, как следует из отчетов председателя ГАК, качество проектов и работ повышается из года в год.

В 1995 и 2001 годах осуществлена Государственная аттестационная экспертиза кафедры XT ВМС. После тщательной, всесторонней проверки работы кафедры XT ВМС Государственная экспертная комиссия пришла к следующим выводам: «признать уровень, содержание и качество подготовки выпускников специальности соответствующим требованиям Государственного образовательного стандарта. На основании анализа материалов самоаттестации и Государственной аттестации учебного процесса, учебно-методической работы и других направлений деятельности рекомендовать Государственной инспекции аттестовать специальность».

В 2001 году по материалам научно-исследовательских работ, выполненных на кафедре под руководством Е.М. Попенко, в Казанском техническом университете успешно защитил кандидатскую диссертацию Сергиенко А.В., который в настоящее время избран по конкурсу доцентом кафедры. Кроме того, на кафедре в настоящее время работают над кандидатскими диссертациями шесть аспирантов, а профессор Попенко Е.М. работает над докторской диссертацией.

Состав кафедры в настоящее время представлен следующими преподавателями.

Кононов Иван Семенович – завкафедрой XT ВМС БТИ, кандидат технических наук, доцент, профессор кафедры, Почетный работник высшего профессионального образования. Выпускник Казанского химико-технологического института им. С.М. Кирова 1962 года. С 1962 по 1973 год работал в АНИИХТе, в 1970 году защитил кандидатскую диссертацию. На кафедре XT ВМС работает с 1973 года. Преподает курс химической технологии наполненных полимерных композиций.

Дементьева Динария Ивановна – кандидат технических наук, доцент, Почетный работник высшего профессионального образования, выпускница кафедры XT ВМС Бийского филиала Алтайского политехнического института им. И.И. Ползунова 1977 года. В 1981 году защитила кандидатскую диссертацию в Ленинградском технологическом институте им. Ленсовета. В настоящее время преподает на кафедре XT ВМС курсы: «Технология эфиров целлюлозы», «Введение в технологию энергонасыщенных материалов» и «Применение полимерных композиций в народном хозяйстве».

Мамашев Рев Гумерович – проректор БТИ по научной работе, кандидат химических наук, доцент, Почетный работник высшего профессионального образования. Кандидатскую диссертацию защитил в 1974 году на кафедре XT ВМС Казанского химико-технологического института. На кафедре XT ВМС БТИ работает с 1976 года. Преподает курс технологии эфиров целлюлозы.

Попенко Елена Михайловна – кандидат химических наук, доцент, профессор кафедры, Почетный работник высшего профессионального образования. Выпускница кафедры XT ВМС Ленинградского химико-технологического института им. Ленсовета. На кафедре XT ВМС БТИ работает с 1981 года после защиты в ЛТИ им. Ленсовета кандидатской диссертации. В настоящее время преподает на кафедре курсы: по внутренней баллистике и физико-химическим свойствам ВВ, порохов и ТРТ.

Петрова Галина Яковлевна – кандидат химических наук, доцент Почетный работник высшего профессионального образования. Выпускница Томского государственного университета. В 1974 году защитила в Томском госуниверситете кандидатскую диссертацию. На кафедре XT ВМС работает с 1984 года. Преподает курсы: «Физико-химические свойства порохов и ТРТ», «Безопасность жизнедеятельности» и «Основы НОТ».

Харитонов Виктор Александрович – кандидат технических наук, доцент, первый проректор по учебной работе БТИ, заслуженный работник высшего профессионального образования, Почетный работник высшего профессионального образования. Выпускник Московского химико-технологического института им. Д.И. Менделеева, в 1977 году защитил кандидатскую диссертацию. На кафедре XT ВМС БТИ работает с 1978 года. Преподает курс по химической технологии наполненных полимерных композиций.

Харитонов Сергей Викторович – кандидат технических наук, доцент, работает на кафедре с 2000 года.

Сергиенко Алексей Викторович – кандидат технических наук, доцент, работает на кафедре с 2001 года.

Бедарева Антонина Михайловна – заведующая лабораториями кафедры.

Карпов Сергей Михайлович – ведущий инженер кафедры.

Деменко Борис Олегович – старший инженер кафедры.

Сергиенко Алена Геннадьевна – лаборант кафедры.

Величко Наталья Анатольевна – старший техник.

Научная работа на кафедре. Учеными кафедры Дементье-
вой Д.И., Кононовым И.С., Мамашевым Р.Г., Харитоновым В.А. издано в 2004 г. учебное пособие «Введение в технологию энергонасыщенных композиций». Харитоновым В.А. в соавторстве опубликована монография «Конверсия производства порохов». Кроме того, учеными кафедры опубликовано более 50 методических пособий, 400 статей и получено более 100 авторских свидетельств об изобретениях. В последнее время профессором Попенко Е.М. и доцентом Сергиенко А.В. опубликован ряд статей в зарубежной печати и в отечественных журналах «Физика горения и взрыва», «Журнал прикладной химии».

Изобретения ученых кафедры Абрамова ГЯ., Кононова И.С.,
Харитонова В.А., Мамашева Р.Г., Попенко Е.М., Петровой Г.Я., Сергиенко А.В. внедрены на предприятиях ОАО «Полиэкс», ФНПЦ
«Алтай», НПО им. Кирова (г. Пермь), НИИ прикладной химии (г. Загорск, ныне Сергиев Посад).

В настоящее время ученые кафедры профессора Попенко Е.М., Мамашев Р.Г., доцент Сергиенко А.В. работают по гранту над фундаментальными проблемами – использование нанометаллов и октогена в полимерных композициях. На кафедре успешно выполняется в рамках хоздоговора с ООО «Минералсервис» исследовательская работа, посвященная проблеме практического использования природного минерала волластонита. Доцент Петрова Г.Я. занимается использованием волластонита в качестве наполнителя полимерных композиций (линолеума, пластмасс, композиционных материалов); доцент Д.И. Дементьева– использованием волластонита в составе красок, грунтовок, шпатлевок; профессор Кононов И.С. – использованием волластонита во фрикционных материалах.

Профессор Харитонов В.А. и доцент Харитонов С.В. работают над проблемой совершенствования технологии Na-КМЦ и МКЦ.

Участие студентов в НИР. В НИР по тематике кафедры успешно работало и работает более 500 студентов. Они принимали участие в научно-технических конференциях в Московском химико-технологическом институте (ныне РХТУ им. Д.И. Менделеева) и Ленинградском технологическом институте им. Ленсовета. Большая часть участников конференций возвращалась в Бийск с дипломами и грамотами.

За последние 10 лет в научно-технических конференциях кафедры приняло участие более 140 студентов. В соавторстве со студентами получено пять авторских свидетельств на изобретения, три патента и опубликовано более 30 статей и тезисов докладов на конференциях различного уровня, в том числе и международных.

За активное участие в НИР кафедры студенты Мамашев Д.Р., Громов А.А., Фарков А.Г. были стипендиатами Президиума РАН, а Спиглазова Н.В. и Шамина Ю.Ю. – стипендиатами им. космонавта Г.С.Титова.

Научно-техническое сотрудничество. Кафедра осуществляет научно-техническое сотрудничество со следующими предприятиями
г. Бийска: ОАО «Полиэкс» – профессор Харитонов В.А. и доцент Харитонов С.В.; ОАО «Билин» и ЗАО «Алтик» – доцент Петрова Г.Я.; ОАО «Форт» – доцент Дементьева Д.И. и следующими предприятиями других регионов: НПО им. Кирова (г. Пермь) – профессора Попенко Е.М., Мамашев Р.Г. и доцент Сергиенко А.В.; Барнаульский завод асбесто-технических изделий и Алтайский государственный университет – профессор Кононов И.С; ООО «Минералсервис»
(Республика «Алтай») – профессор Кононов И.С, доценты Дементь-ева Д.И., Петрова Г.Я.

Выпускники кафедры. Всего окончили БТИ по специальности 240702 более 2000 человек, из них с отличием более 200.

Карьерный рост. В разные годы работали руководителями предприятий или главными специалистами: Волков П.А. – директор завода пластмасс ОАО «Полиэкс»; Лопатин Ю.П. – директор завода волокнистых материалов ОАО «Полиэкс»; Тищенко В.А. – директор завода «Руно»; Попова Т.Н.– главный технолог завода «Руно»; Котов Е.К. – директор завода вспененного линолеума; Спиглазов В.В. – главный инженер завода вспененного линолеума; Кузьмин В.Н. – директор завода минеральных удобрений; Семенкин А.И. – директор маслосыркомбината; Гуркин Е.А. – директор ЗАО «Бальзам»; Юдин Г.М. – зам. главы администрации г. Бийска; Ананьин А.А. – директор Бийского олеумного завода.

В настоящее время на руководящих должностях:

Прокопьева Л.А. – генеральный директор ЗАО «Эвалар»;

Белоусов A.M. – доктор химических наук, профессор, проректор БТИ;

Борисов Ю. А. – председатель Думы г. Бийска;

Александров Ю.М. – зам. генерального директора ФНПЦ «Алтай»;

Мороженко Ю.В. – кандидат химических наук, зав. каф. ХТОСА, декан факультета БТИ;

Толоконников М.И. – проректор БПГУ;

Залесов А.С. – зам. главного инженера ЗАО «Алтайвитамины»;

Суханов Г.Т. – доктор химических наук, начальник лаборатории ИПХЭТ СО РАН;

Ильясов С.Г. – доктор химических наук, заместитель директора ИПХЭТ по науке;

Харитонов С.В. – кандидат технических наук, доцент БТИ;

Мамашев Д.М. – кандидат экономических наук, завкафедрой БТИ;

Сугак Н.Ю. – кандидат химических наук, доцент БТИ;

Муханова Л.З. – кандидат технических наук, зам. зав. кафедрой БТИ;

Дементьева Д.И. – кандидат технических наук, доцент БТИ;

Силин Ю.В.  – кандидат технических наук, технический директор ОАО «Эвалар»;

Громов А.А. – доктор технических наук, доцент Томского технического университета.

Попова О.В. – доктор педагогических наук, профессор, ректор Бийского филиала Современного гуманитарного института.

Материально-техническая база кафедры. В течение последних лет в качестве динамики развития условий реализации образовательного процесса можно отметить следующее:

приобретены современные компьютеры с лазерными принтерами и сканером;

запущен в эксплуатацию дериватограф системы Паулик, ПауликЭрдей;

модернизирована и запущена в эксплуатацию тензостанция для исследования процессов горения высокоэнергетических композиций;

освоен метод исследования механизмов горения с помощью киносъемки;

внедрены в учебный процесс шесть новых лабораторных работ, например: «Исследование термостабильности полимерных композиций», «Исследование кинетики вулканизации».

2.5.3 История создания кафедры «Технология химического машиностроения» Бийского технологического института

В 1970 году, учитывая запросы и интересы производства, на факультете был открыт прием студентов на вечернее и в 1975 году – на дневное отделение по специальности «Технология химического машиностроения». Первоначально преподавание велось сотрудниками различных секций общетехнических дисциплин, процессов и аппаратов и др. Особой секции ТХМ не существовало. А между тем, контингент студентов, обучающихся по данному профилю инженерной подготовки, достиг к 1975 году на дневном отделении 232 человека и на вечернем – 26 человек. В этом же году состоялся выпуск первых 19 инженеров указанной специальности.

В 1975 году по решению Бийского ГК КПСС к руководству факультетом пришел кандидат технических наук, доцент, лауреат Государственной премии (1974 г.) Василий Егорович Бажин, до этого работавший руководителем одного из научных подразделений НПО «Алтай». По его предложению и при поддержке ректората института и, в частности, Василия Григорьевича Радченко, Минвуз своим приказом образовал кафедру «Технология химического машиностроения». Заведующим кафедрой был избран В.Е. Бажин.

Спектр изучаемых дисциплин на кафедре обширен, он включает в себя: теорию и расчеты машин и аппаратов химических производств, гидродинамику, термодинамику, теорию тепломассопереноса, автоматизацию производственных процессов, механику машин и автоматов, автоматических комплексов химических производств, эксплуатацию и ремонт оборудования, измельчение и транспортировку твердых материалов и другие.

Примечательно то, что с первых лет своего существования работники кафедры разработали новые учебные планы и программы по специальности ТХМ, положив в основу план Ленинградского Ордена Октябрьской революции и Ордена трудового Красного Знамени технологического института им. Ленсовета. Следует отметить, что подобных кафедр в вузах страны имеется всего четыре, а в Зауралье и районах Западной и Восточной Сибири –  единственная в филиале АлтГТУ
им. И.И. Ползунова в г. Бийске.

Новизна и актуальность, прикладная значимость указанной специальности властно потребовали высококвалифицированных специалистов, научно-педагогических работников.

Во второй половине 70-х годов на кафедру прибыли кандидаты наук Геннадий Валентинович Леонов, Александр Сергеевич Ригин, Анатолий Григорьевич Сергеев, Александр Григорьевич Овчаренко, Сергей Алексеевич Светлов, а в начале 80-х годов  Владимир Александрович Куничан. Это специалисты высокого класса, получившие всестороннюю вузовскую общеобразовательную и научную подготовку на кафедрах и в аспирантурах Ленинграда, Москвы. Интересны такие данные: средний их возраст составил тогда (к 1980 году) 28 лет, самому младшему из них – Куничану Владимиру Александровичу – исполнилось 26 лет и самому старшему – Леонову Геннадию Валентиновичу 32 года. Такую же возрастную характеристику имели и инженеры НИС и учебно-вспомогательный персонал, которые формировались из выпускников факультета (Логинов Б.Б., Лашутин А.К.,
Лукина Л.В., Бессонова Л.Ф.).

С 1978 года на кафедре начал работу старший инженер Виктор Савельевич Фролов. Имея солидную институтскую подготовку в области высшей математики, вычислительной техники и моделирования производственных процессов, Виктор Савельевич оказался особо полезным в области применения ЭВМ в учебном процессе и научных исследованиях. Благодаря ему более 30 процентов дипломников 80-х годов разрабатывают свои проекты с применением ЭВМ. Класс решаемых задач  математическая обработка экспериментальных данных, математическое оптимальное планирование эксперимента, математическое моделирование технологических процессов и работа оборудования и другое.

Особой заботой заведующего кафедрой В.Е. Бажина, его заместителя Г.В. Леонова и преподавателей явилось создание необходимой учебно-лабораторной базы. В 1975 году в этом деле приходилось начинать с нуля, но к 1980 году уже было оборудовано пять лабораторий, позволяющих выполнять все лабораторные и практические работы, предусмотренные учебным планом.

В 1983 году была создана лаборатория УИРС, заведует которой В.А. Куничан. Это первая лаборатория в филиале, предназначенная обслуживать учебно-исследовательскую работу студентов. В ней студенты проектировали, участвовали в изготовлении и испытывали новые аппараты. Результаты научных исследований докладывались на студенческих конференциях филиала, а лучшие доклады направлялись на Всесоюзные научно-технические конференции и конкурсы. В оснащении лаборатории принимали участие все преподаватели и члены научно-студенческого кружка.

80-е годы характеризовались активной работой сотрудников кафедры по созданию условий для широкого использования современной информационной, вычислительной техники, которая позволяет совершенствовать учебную работу и поднимать научный уровень проводимых исследований. С 1983 года на кафедре велись работы по подготовке программирующих микрокалькуляторов «Электроника БЗ-34» для использования их в качестве автоматических средств контроля знаний студентов. Также были разработаны программы контроля, составлялись карты контроля по лабораторным работам и т.д.

Высокий уровень квалификации преподавателей, оснащение кафедры необходимым современным оборудованием позволило выполнять научные исследования, имеющие большое народно-хозяйственное значение. Ежегодно, начиная с 1975 года, на кафедре велись хоздоговорные научные работы объемом от 70 до 100 тыс. рублей по проблемам совершенствования технологии и оборудования производств
химкомбината и Олеумного завода, руководителем которых являлся заведующий кафедрой В.Е. Бажин. Ожидаемый эффект, к примеру, от выполняемых в настоящее время научных исследований составит около 500 тыс. рублей. В 1983
84 гг. на заводы было передано четыре законченных разработки для внедрения в производство.

Расширение и актуализация научных исследований обязаны усилиям Василия Егоровича Бажина. Его активная работа увлекала всех членов кафедры, являлась примером для многих научно-педагогических работников филиала. Будучи загруженным работами по руководству филиалом и кафедрой, выполняя большую общественную работу, он не только возглавлял хоздоговорные и госбюджетные научные исследования, но и успешно занимался подготовкой докторской диссертации. Им опубликовано 100 научных работ, в т.ч. за период работы в филиале – 32. Получено 30 авторских свидетельств. В 1974 году за разработку важной научной темы ему было присвоено звание лауреата Государственной премии СССР.

Результативными явились исследования и преподавателей кафедры. Только за 19771980 гг. ими опубликовано 16 работ, в том числе статьи: «Исследование скорости роста кристаллов из органических расплавов» (А.Г. Сергеев), «Математическая модель процесса массовой кристаллизации с классифицирующей выгрузкой кристаллов» (А.Г. Сергеев, В.Е. Бажин, Г.В. Леонов, В.С. Фролов, А.С. Ригин), «Методические указания к лабораторному практикуму по курсу «Машины и аппараты химических производств», ч. 1 (В.Е. Бажин,
А.Г. Сергеев, А.С. Ригин, Г.В. Леонов), то же, часть 2 (А.С. Ригин), «Изучение гравитации истечения материалов с помощью трибоэлектрического датчика» (А.Г. Овчаренко, А.С. Ригин, В.Е. Бажин) «Исследование транспортного бункера с гибким рабочим элементом»
(А.С. Ригин, А.Г. Овчаренко) и другие.

Общими усилиями работников кафедры разрабатывалась госбюджетная тема по проблемам совершенствования процессов разделения гетерогенных систем смешения сыпучих и жидких компонентов в процессе  кристаллизации.  В 1983 году получено шесть авторских сви-

детельств.  Особо  активными  исследователями явились В.А. Куничан,

Г.В. Леонов, А.Г. Сергеев. Кафедра осуществляла тесную связь с производством Бийского химкомбината, Олеумного завода, мясокомбината с рядом предприятий в Горьковской и Кемеровской областях, Заполярья, заключила договоры о творческом содружестве с кафедрами ЛТИ им. Ленсовета. Все это имело огромное значение для повышения качества подготовки специалистов и выполнения научных работ. Но учебный процесс был бы немыслим без постоянного совершенствования методической подготовки преподавателей. В помощь им на кафедре ежегодно организовывался методический семинар. Только в 198384 учебном году на семинаре было заслушано 11 докладов, в т.ч. «Применение телевизионной техники в учебном процессе и профориентации» (А.Г. Овчаренко), «Обзор литературы по программированному обучению в высшей школе» (В.А. Куничан), «Применение вычислительной техники в учебном процессе» (Г.В. Леонов), «Анализ проведенных НИРС» (С.А. Светлов) и другие. На семинаре обсуждались результаты взаимопосещений занятий, внедрения технических средств обучения, рабочие планы, основы патентоведения и другие вопросы.

Кафедра проявляла постоянную заботу о подготовке кадров преподавателей и повышении их квалификации. Студенты, проявившие себя в научно-исследовательской работе, после окончания института рекомендовались для дальнейшего обучения в целевой аспирантуре на кафедрах вузов Москвы и Ленинграда. В 197983 годах из числа рекомендованных выпускников кафедры и успешно окончивших аспирантуры прибыло четыре преподавателя. В 1983 году в аспирантуру ЛТИ им. Ленсовета были направлены выпускники кафедры Миляев В.Д. и Третьяков А.М., окончившие институт с отличием.

Все преподаватели регулярно проходили курсовую подготовку на ФПК при ведущих вузах страны, участвовали в общественной жизни города, филиала. Г.В. Леонов являлся ответственным редактором газеты «Политехник», В.А. Куничан  член Редакционно-издательской комиссии, отвечал за стандартизацию в филиале, В.С. Фролов возглавлял методическую работу в филиале, А.С. Ригин являлся председателем РЖ филиала, С.А. Светлов был ответственным за организацию НЛРС филиала, А.Г. Овчаренко возглавлял группу общества «Знание» и т.д. Кафедра бурно развивается и по сей день. Она стала учебным, методическим и научно-исследовательским подразделением института.

Развитие кафедры «Технология химического машиностроения». В настоящий момент научно-педагогическая квалификация профессорско-преподавательского состава кафедры соответствует содержанию подготовки по специальностям МАПП и АПХП. Основные спецкурсы ведут профессора и доценты, имеющие большой опыт
практической работы в данной отрасли
 Куничан В.А., Бажин В.Е., Осин А.И., Килин М.Т., Космина И.В., Павлов И.Н., Фролов В.С., Блазнов А.Н., Чащилов Д.В., Легаев А.И. К преподавательской работе привлекаются также сотрудники ФНПЦ «Алтай», имеющие ученую степень кандидата химических или технических наук – это, например, Василишин М.С. Преподаватели постоянно повышают свой профессиональный уровень через систему повышения квалификации (стажировки на ФГУП БОЗ, ОАО «Бийская химическая компания» и ФНПЦ «Алтай»). Заведующий кафедрой  Куничан В.А. Его заместитель  Осин А.И. Заведующей лабораторией является Лукина Л.В. Также на кафедре работают: Пивоваров А.С. – инженер, Сидоров Д.В. – ассистент, Черепанов А.И. – старший преподаватель, Волкова Н.Н. – ведущий инженер, Дэрк Т.Р.  ведущий инженер, Найденов В.М. – учебный мастер.

Преподаватели кафедры имеют дипломы о присвоении ученой степени доктора наук и кандидата наук – 90 %, опыт практической работы по специальности  70 %, педагогический стаж – до 25 лет. Научные исследования являются одним из основных факторов, способствующих повышению качества обучения по дисциплинам учебного плана специальности 240706 «Автоматизированное производство химических предприятий». Научные исследования на кафедре проводятся в рамках научных специальностей 051708 «Процессы и аппараты химических производств», 051707 «Химическая технология топлив и специальных продуктов». В настоящее время на кафедре технологии химического машиностроения обучаются соответственно пять и три аспиранта по указанным специальностям. Для поступления они выполнили программу вступительного экзамена по специальности, в которую входят следующие пункты:

системный анализ химической технологии;

типовые модели структуры потока в аппаратах непрерывного действия;

течение жидкости в трубах, пленках, струях и пограничных слоях;

массо- и теплоперенос в пленках жидкости, трубах и плоских каналах;

элементы механики твердых дисперсных сред в процессах химической технологии;

тепловые процессы;

диффузионные процессы;

материальные модели сушильных установок;

материальные модели кристаллизующих установок;

материальные модели процессов разделения;

перемешивание в жидких средах;

культивирование кормовых дрожжей.

Основными научными направлениями кафедры в настоящее время являются:

– исследование процессов разделения, смешения и сушки гетерогенных сред в производстве продуктов и изделий спецхимии;

– малогабаритная теплоэнергетическая установка;

– сушилка растительного сырья;

– совершенствование производства целлюлозы, КМЦ, МКЦ и продуктов на их основе;

– исследование природных минеральных продуктов в различных производствах.

За период с 2001 по 2005 годы сотрудниками кафедры технологии химического машиностроения выполнены научные исследования в объёме 732 тысячи рублей. Результаты научно-исследовательской работы преподавателей представляются на научных конференциях, отражаются в учебных и научных изданиях, периодической печати.

За этот же период преподавателями кафедры технологии химического машиностроения опубликовано свыше 70 работ, в т.ч. получено девять патентов и одно свидетельство на полезную модель, ряд публикаций представлен в российских и региональных реферируемых изданиях, а результаты научных исследований представлялись на конференциях. Научно-исследовательская работа студентов, обучающихся по специальности 240706 «Автоматизированное производство химических предприятий», проводится в рамках хоздоговорных и госбюджетных НИР, диссертационных исследований преподавателей и сотрудников кафедры.

Организация учебного процесса соответствует учебному плану. Учебная нагрузка распределена по объему и видам занятий среди преподавателей согласно их квалификации и нормативным требованиям высшей школы. В учебном процессе реализуется системный подход к подготовке специалистов и координация деятельности естественнонаучных, общепрофессиональных и специальной кафедр. Внедряются новые формы и методы обучения (рейтинговая система контроля знаний, проведение деловых игр). Контроль и организация самостоятельной работы студентов осуществляется согласно соответствующих графиков, приведенных в каждой рабочей программе. Во время обучения осуществляется тесная связь с Бийским олеумным заводом, ОАО «Бийская химическая компания», ФГУП «ФНПЦ «Алтай»  основными потребителями специалистов, имеются договоры с предприятиями, на основе которых студенты проходят все виды практики. Основными видами практики студентов являются учебная, производственная и преддипломная практики. Учебная практика может включать в себя несколько этапов. Например, ознакомительная практика в организациях, практика по получению первичных профессиональных умений в учебных мастерских, лабораториях университета и т.п. Перечень учебных практик определяется вузом. К производственной практике относятся: практика по профилю специальности (общеинженерная, технологическая, эксплуатационная, конструкторско-технологическая, экономическая и т.п.), научно-исследовательская, педагогическая практики. Преддипломная практика, как часть основной образовательной программы, является завершающим этапом обучения и проводится после освоения студентами программы теоретического и практического обучения. Темы курсовых и дипломных проектов выдаются с учетом потребностей предприятий и направлены на решение наиболее актуальных вопросов производства.

Также осуществляется тесная связь с ФГУП «ФНПЦ «Алтай», где работают выпускники кафедры, имеющие стремление к научно-исследовательской и конструкторской работе. Высококвалифицированные специалисты ФГУП «ФНПЦ «Алтай» ведут преподавательскую работу со студентами (кандидат технических наук, с.н.с. М.С. Василишин ведет курс «Конструирование и расчет элементов оборудования отрасли»). Часть студентов проходят практику и выполняют курсовые и дипломные работы на базе соответствующего подразделения ФГУП «ФНПЦ «Алтай» и впоследствии становятся их сотрудниками, выполняют и защищают кандидатские диссертации.

Как руководство Бийского олеумного завода, ОАО «Бийская химическая компания», так и ведущие специалисты ФПНЦ «Алтай» принимают активное участие в работе Государственной аттестационной комиссии при защите дипломных проектов и работ. Кандидат технических наук, заместитель директора Федерального Государственного унитарного предприятия «Бийский олеумный завод» Д.А. Левушкин является председателем ГАК.

Квалификационная характеристика выпускника кафедры ТХМ. На кафедре ТХМ ведется обучение по специальности 240706 «Автоматизированное производство химических предприятий». Нормативная длительность обучения 5,5 лет.

Инженер специальности 240706 является основным специалистом промышленных предприятий-изготовителей взрывчатых веществ и материалов, полимерных материалов, порохов, твердых ракетных топлив, пиротехнических составов; научно-исследовательских институтов; проектных организаций отрасли; высших и средних специальных учебных заведений, готовящих специалистов для данной отрасли.

Областью профессиональной деятельности инженера является работа в основных цехах и отделах предприятий отрасли на должности мастера-механика, мастера-технолога, начальника смены, технологов мастерских, инженеров-исследователей центральной заводской лаборатории, отдела главного технолога и конструкторского бюро, инженеров отдела технического контроля, в отраслевых научно-исследовательских институтах и конструкторских бюро на должности инженеров-исследователей и научных сотрудников, инженеров-конструкторов и механиков, специалистов-технологов.

Общенаучная и общеинженерная подготовка обеспечивается преподаванием дисциплин социально-гуманитарного, естественнонаучного и общепрофессионального циклов согласно учебному плану. Подготовка по специальности обеспечивается преподаванием дисциплин цикла СД и дисциплин специализации согласно учебному плану.

Подготовка по специальности должна обеспечить овладение навыками:

разработки и оформления чертежей деталей, оборудования и технологических схем;

проведения физико-механических и технологических испытаний сырья и продукции;

принятия решений в возможных аварийных ситуациях, осуществления ремонтных и наладочных работ, управления технологическими процессами и оборудованием производства.

Инженер должен уметь:

организовать на научной основе работу подчиненного персонала, эффективно использовать оборудование, экономно расходовать сырье, материалы и энергоресурсы, оформлять документацию, характеризующую работу структурного подразделения.

Инженер должен знать:

уровень развития отрасли в сопоставлении с зарубежными аналогами;

основные химические и физико-химические процессы, протекающие при получении продукта;

влияние различных факторов на физико-химические, физико-механические и эксплуатационные свойства готовой продукции на различных стадиях производства;

основные направления дальнейшего развития предприятий отрасли и пути совершенствования технологии, оборудования;

основные принципы безопасной технологии на всех фазах производства;

назначение, принцип действия наиболее распространенного оборудования и приборов для проведения экспериментальных исследований и управления процессами;

правила охраны труда, включая правила эксплуатации зданий и основы соответствующего законодательства;

технико-экономические показатели производства;

задачи и содержание организации и управления производством;

основы стандартизации, метрологии, основные положения ЕСКД, ЕСТП и ЕСТПГТ;

иностранный язык в объеме, необходимом для чтения иностранной научно-технической литературы;

основы законодательства по экологии, трудового законодательства.

Инженер данной специальности должен иметь представление:

о монтаже и ремонте основного технологического оборудования;

об основах технологии смежных и потребляющих производств;

о системах и принципах автоматического управления производством и техпроцессами;

о психолого-педагогических основах руководства подчиненным персоналом;

об основах финансовой деятельности, бухгалтерского учета и делопроизводства (на уровне участка, цеха, предприятия).

Для контроля образованности специалиста используются следующие комплексные характеристики:

квалификационное тестирование итоговых знаний по дисциплинам учебного плана специальности;

квалификационное тестирование остаточных знаний по всем дисциплинам учебного плана специальности;

квалификационное тестирование итоговой аттестации выпускников с защитой дипломного проекта по специальности.

Степень общей и специальной подготовки, ее соответствие профилю специальности и присвоение квалификации инженера специальности устанавливается в итоге защиты дипломного проекта (работы) перед Государственной аттестационной комиссией и удостоверяется дипломом о высшем образовании.

2.6 Классификация взрывчатых веществ

Все взрывчатые вещества можно разделить на следующие группы:

группа I – инициирующие (первичные) взрывчатые вещества;

группа II – бризантные, или дробящие (вторичные) взрывчатые вещества;

группа III – метательные ВВ, или пороха.

Основными признаками для разделения ВВ на группы являются: характерный для каждой из них режим взрывного превращения (горение или детонация) и условия его возбуждения.

Группа I  инициирующие (первичные) ВВ. Эти ВВ часто называют первичными потому, что они служат для возбуждения детонации бризантных ВВ, называемых вторичными, и для воспламенения метательных ВВ.

Характерным видом взрывного превращения веществ этой группы является детонация. Они легко взрываются от простых видов внешнего воздействия – пламени, удара, накола, трения. Горение инициирующих ВВ (ИВВ) неустойчиво даже при атмосферном давлении, и при поджигании их практически мгновенно возникает детонация.

Важнейшими представителями инициирующих веществ явля-ются:

гремучая ртуть;

азид свинца;

тринитрорезорцинат свинца, или ТНРС;

тетразен.

Группа II  бризантные, или дробящие ВВ. Характерным видом взрывного превращения ВВ этой группы является детонация; они способны и гореть, но при некоторых условиях горение может стать неустойчивым и перейти во взрыв или в детонацию.

Бризантные ВВ применяют главным образом для снаряжения боеприпасов и для взрывных работ.

По химической природе и составу бризантные ВВ можно разделить на три класса:

Первый класс  азотнокислые эфиры или нитраты спиртов или углеводов (нитроэфиры).

Азотнокислые эфиры углеводов. Главным представителем этих ВВ являются нитраты целлюлозы (нитроцеллюлозы), которые в зависимости от содержания азота делят на две разновидности: пироксилины и коллоксилины.

Азотнокислые эфиры спиртов. Характерными представителями являются:

а) нитроглицерин;

б) динитродигликоль;

в) ТЭН.

Второй класс  нитросоединения. Они представляют собой важнейший класс бризантных ВВ. К ним относятся:

а) тринитротолуол, или тротил;

б) тринитроксилол, или ксилил;

в) тринитрофенол, или пикриновая кислота;

г) тетрил;

д) гексоген;

е) октоген.

Значительное применение нашли сплавы нитросоединений, например, тротила с динитронафталином, гексогеном или ксилилом, и механические смеси некоторых нитросоединений или их сплавов с другими веществами, или порошкообразным алюминием.

Третий класс  взрывчатые смеси с окислителями, представляющие собой смеси окислителя со взрывчатым веществом или горючим.

Группа III  метательные ВВ, или пороха. Для веществ этой группы характерным видом взрывного превращения является горение, не переходящее в детонацию даже при высоких давлениях, развивающихся в условиях выстрела; эти вещества пригодны для сообщения пуле или снаряду движения в канале ствола оружия и для сообщения движения ракетным снарядам.

Для возбуждения горения необходимо действие пламени. По физико-химической структуре метательные ВВ можно разделить на два класса: нитроцеллюлозные пороха и твердые ракетные топлива.

Нитроцеллюлозные пороха – это метательные ВВ, основой которых являются нитраты целлюлозы, пластифицированные каким-либо растворителем.

Твердые смесевые и пиротехнические топлива изготавливаются в виде смесей окислителей, горючих и связующих веществ (поли-меров).

2.6.1 Инициирующие взрывчатые вещества

Инициирующие ВВ (ИВВ) отличаются от других групп ВВ тем, что они горят неустойчиво, и при поджигании их горение практически мгновенно переходит в детонацию.

Было установлено, что даже при малых давлениях ИВВ горят с большой скоростью, которая резко возрастает с увеличением давления до значений, при которых горение становится неустойчивым.

ИВВ характеризуются большой скоростью полного сгорания, что обусловливает достижение высокой температуры продуктов сгорания; вследствие этого новые слои ИВВ легко воспламеняются, и повышается массовая скорость горения.

Повышение массовой скорости горения в указанных случаях приводит к неустойчивому горению и, следовательно, к быстрому переходу в детонацию. Нарастание скорости детонации можно характеризовать также толщиной слоя ВВ, при прохождении которого достигается предельная (устойчивая) скорость детонации. Толщину этого слоя ВВ называют участком разгона детонации.

Для инициирующих ВВ характерно малое время нарастания и, соответственно, короткий участок разгона скорости детонации. Помимо короткого участка разгона, инициирующие ВВ должны обладать бризантностью, достаточной для возбуждения детонации вторичных взрывчатых веществ.

Известно очень большое число инициирующих ВВ, однако лишь некоторые из них нашли практическое применение. Ниже будут рассмотрены важнейшие из этих веществ: гремучая ртуть, азид свинца, тринитрорезорцинат свинца, тетразен и диазодинитрофенол.

Гремучую ртуть Нg(ОNС)2 получают растворением металлической ртути в азотной кислоте и добавлением полученного раствора к этиловому спирту. Гремучая ртуть – белый или серый кристаллический порошок. Вода уменьшает чувствительность гремучей ртути к механическим воздействиям и другим видам начального импульса. При содержании воды в количестве 30 % она не загорается от луча огня. В связи с этим гремучую ртуть обычно хранят под водой.

Гремучую ртуть применяют для изготовления ударных и накольных составов, для снаряжения капсюлей-воспламенителей и капсюлей-детонаторов. Ввиду высокой чувствительности гремучую ртуть, как и другие инициирующие ВВ, перевозят только в виде готовых изделий (капсюлей).

Азид свинца получают реакцией обменного разложения азида натрия с азотнокислым свинцом, смешивая водные растворы этих солей.

Азид свинца осаждается в виде мелкокристаллического, несыпучего и потому не пригодного для снаряжения (дозировки) порошка. Поэтому в азид свинца вводят небольшое количество парафина, декстрина или другого склеивающего вещества (которое одновременно является флегматизатором) и гранулируют. Гранулы сушат и сортируют для удаления крупных комков и пыли.

Азид свинца недостаточно чувствителен к лучу пламени и наколу. Чтобы обеспечить безотказную детонацию от накола жала или луча пламени в азидных капсюлях-детонаторах, поверх слоя азида свинца запрессовывают специальные, воспламенительные составы, более чувствительные к соответствующему импульсу.

По сравнению с гремучей ртутью азид свинца имеет ряд важных преимуществ:

1) его инициирующее действие значительно больше, поэтому количество азида свинца в капсюлях-детонаторах в 2–2,5 раза меньше, чем количество гремучей ртути;

2) он менее чувствителен к сотрясениям, что особенно важно для применения в артиллерийских капсюлях-детонаторах;

3) для получения азида свинца не нужны дефицитные или дорогие материалы, тогда как для производства гремучей ртути требуется дорогая ртуть.

Тринитрорезорцинат свинца, или ТНРС, получают при взаимодействии натриевой соли стифииновой кислоты с азотнокислым свинцом в водном растворе. Чувствителен к пламени; при воспламенении дает мощный луч огня. Чувствительность к удару меньше, чем у азида свинца. Применяется для воспламенения азида свинца в капсюлях-детонаторах, а также в ударных составах для снаряжения капсюлей-воспламенителей.

Тетразен представляет собой мелкокристаллический порошок с желтоватым отливом. Бризантность тетразена мала; он не обладает достаточной инициирующей способностью для возбуждения детонации вторичных ВВ. По чувствительности к трению и удару близок к гремучей ртути. Добавление 2…3 % тетразена к азиду свинца резко повышает чувствительность последнего к наколу. Тетразен применяют также в смеси с ТНРС в ударных составах капсюлей-воспламенителей и накольных составах капсюлей-детонаторов. Он играет здесь роль сенсибилизатора ТНРС. Тетразен применяют для изготовления некорродирующих составов некоторых патронных капсюлей-воспламе-нителей.

2.6.2 Бризантные взрывчатые вещества

Для снаряжения боеприпасов (снарядов, мин, авиабомб) применяют бризантные ВВ. В зависимости от назначения боеприпасов устанавливают требования к фугасности и бризантности ВВ. Требования в отношении чувствительности ВВ к механическим воздействиям устанавливаются в зависимости от условий служебного применения и действия боеприпасов у цели.

В качестве характеристики степени механического воздействия на разрывной заряд принято напряжение, развивающееся в опасном сечении разрывного заряда при выстреле или пробивании брони.

2.6.2.1 Азотнокислые эфиры (нитраты)

Нитроглицерин. Для получения нитроглицерина глицерин обрабатывают смесью серной и азотной кислот. После отделения нитроглицерина от кислот его промывают до нейтральной реакции для получения химически стойкого продукта. Нитроглицерин представляет собой маслообразную прозрачную жидкость. Чувствительность нитроглицерина к удару высока – он дает взрывы при падении груза массой
2 кг с высоты 4 см.

Нитроглицерин применяют для приготовления нитроглицериновых порохов и взрывчатых веществ, например, динамитов. Нитроглицериновые взрывчатые вещества непригодны для снаряжения боеприпасов из-за большой чувствительности к удару и трению.

ТЭН. Со времени второй мировой войны заметное значение приобрел азотнокислый эфир пентаэритрита – пентаэритрит – тетранитрат, или ТЭН.

ТЭН получают нитрованием четырехатомного спирта пентаэритрита. ТЭН по сравнению с другими азотнокислыми эфирами химически стоек. Он более чувствителен к удару, чем тротил, тетрил и даже гексоген (дает взрывы при падении груза массой 2 кг с высоты 30 см, а при массе груза 10 кг и высоте его падения 25 см взрывы происходят в 100 % опытов). Чувствительность ТЭНа к детонации несколько выше таковой гексогена и других вторичных ВВ.

Чистый ТЭН применяют в качестве вторичных зарядов для снаряжения капсюлей-детонаторов, а флегматизированный – для снаряжения детонирующего шнура, детонаторов, кумулятивных и некоторых других снарядов.

2.6.2.2 Нитросоединения

Нитросоединения представляют собой важнейший класс бризантных взрывчатых веществ; многие представители этого класса характеризуются значительным фугасным и бризантным действием при малой чувствительности к механическим воздействиям по сравнению со взрывчатыми веществами других классов.

Исходными веществами для производства нитросоединений ароматического ряда служат ароматические углеводороды и их производные: бензол С6Н6, толуол С6Н5СН3, ксилол С6Н4(СН3)2, нафталин, фенол С6Н5ОН, диметиланилин С6Н5(СН3)2 и др.

Эти вещества получают из побочных продуктов коксования каменного угля: коксового газа и смолы. В настоящее время большие количества ароматических углеводородов (бензола, ксилола и, главным образом, толуола) получают при каталитическом крекинге и риформинге нефти. Фенол и другие производные ароматических углеводородов получают при дальнейшей химической переработке этих веществ.

Для получения нитросоединений действуют на углеводороды или их производные смесью азотной и серной кислот.

Тротил. Важнейшим представителем класса нитросоединений является тринитротолуол, или тротил. Температура затвердевания химически чистого тринитротолуола 80,85°С. Температура затвердевания технического продукта является критерием его чистоты.

Тринитротолуол практически не взаимодействует с металлами. Чувствительность тринитротолуола к механическим воздействиям и, в частности к удару, сравнительно невелика, что является основным его преимуществом перед многими другими нитросоединениями. При испытании на копре (груз 10 кг, высота падения 25 см) тротил дает от 4 до 8 % взрывов, а тетрил, например, около 50 %.

Применение тротила. Тротил является основным бризантным взрывчатым веществом для снаряжения боеприпасов. Благодаря сравнительно малой чувствительности к механическим воздействиям при удовлетворительном бризантном и фугасном действии, тротил является пока наилучшим взрывчатым веществом для снарядов к морским и береговым орудиям. Для снаряжения бронебойных снарядов к этим орудиям применяли флегматизированный тротил, состоявший из 94 % тротила, 4 % нафталина и 2 % динитробензола, но возможно применение и чистого тротила.

Тротил применяли в значительных количествах в сплавах с другими нитросоединениями: с гексогеном для снаряжения кумулятивных снарядов и снарядов малого калибра. Тротил применяли в военное время в смесях с аммиачной селитрой. Из тротила готовят также патроны и шашки для взрывных работ.

Гексоген. Гексоген и ранее описанный ТЭН относятся к числу сильнейших и наиболее бризантных ВВ. Для уменьшения чувствительности гексогена к удару и трению его флегматизируют парафином, воском, церезином и другими веществами, а также ди- и тринитротолуолом и другими нитросоединениями.

Вследствие высокой чувствительности чистого ВВ к механическим воздействиям для прессования применяют только флегматизированный гексоген. В таком виде из него прессуют заряды детонаторов, кумулятивных и мелкокалиберных снарядов.

Применение гексогена. Чистый гексоген аналогично ТЭНу применяют только для изготовления капсюлей-детонаторов. Значительное применение находит гексоген в виде сплавов с другими нитросоединениями, например с тротилом, для снаряжения различных боеприпасов. Такие смеси менее чувствительны, чем гексоген, и обладают большей мощностью, чем тротил.

Октоген получают при взаимодействии уротропина с азотной кислотой и нитратом аммония в среде уксусной кислоты и уксусного ангидрида. Температура плавления, термостойкость значительно выше, чем у гексогена. Чувствительность к удару – 50 % взрывов при падении груза массой 5 кг с высоты 42 см.

Октоген применяют как термостойкое ВВ при бурении глубинных скважин и дроблении взрывным методом горячих слитков, при разгрузке и ремонте доменных печей. Его применяют в военных объектах как в виде самостоятельных зарядов, так и смеси с тротилом (октол), применяют также в твердых ракетных топливах и артиллерийских порохах.

2.6.3 Взрывчатые смеси, содержащие окислители

Аммиачно-селитренные ВВ. Аммиачно-селитренными взрывчатыми веществами (сокращенно АСВВ) называют взрывчатые смеси, основной составной частью которых является аммиачная селитра.

Окислителем в АСВВ является аммиачная селитра, а горючим – различные вещества как взрывчатые (тротил, ксилил и другие нитросоединения), так и невзрывчатые (древесная или другая органическая мука и т.д.). В состав отдельных АСВВ входят и некоторые специальные добавки, например, хлористый натрий в АСВВ для угольных шахт, опасных по газу или пыли.

АСВВ, в состав которых входят взрывчатые нитросоединения, называют аммонитами. АСВВ, содержащие, кроме аммиачной селитры, невзрывчатые горючие материалы, называют динамонами. АСВВ, в состав которого входит алюминий, называют аммоналом.

По сравнению с другими взрывчатыми смесями АСВВ характеризуются пониженной чувствительностью к механическим воздействиям; вследствие этого, а также низкой стоимости, удовлетворительного фугасного и бризантного действия их широко применяли для снаряжения многих видов боеприпасов; по тем же причинам они находят широкое, а в России – почти исключительное применение для промышленных взрывных работ.

2.6.4 Метательные ВВ

2.6.4.1 Дымный порох

Состав и компоненты дымного пороха. Средний состав дымного пороха: 75 % селитры (большей частью калиевой), 15 % угля, 10 % серы.

Калиевая селитра малогигроскопична; это важное качество обеспечивает физическую стойкость (отсутствие увлажняемости) изготовленного из нее пороха. Температура плавления 334°С.

Натриевая селитра непригодна для изготовления военных порохов вследствие ее большой гигроскопичности.

Сера – твердое кристаллическое вещество светло-желтого цвета, нерастворимое в воде, температура плавления 114,5°С.

Уголь для производства пороха применяют древесный из мягких пород дерева, чаще крушинный или ольховый. Большое значение для качества угля имеет метод его приготовления, в первую очередь, степень обжига. В настоящее время применяют преимущественно уголь с содержанием углерода от 74 до 78 %.

О механизме взрывного превращения дымного пороха. Реакция между твердыми веществами протекает очень медленно. Исследование Боудена показало, что в начальной стадии процесса воспламенения дымного пороха происходит расплавление серы. Возникающий при этом тесный контакт жидкой серы с азотнокислым калием и органическими веществами, содержащимися в угле, приводит к увеличению скорости реакции до значений, характерных для взрывного превращения. При достижении нормальной скорости горения пороха выделяется количество теплоты, при котором становится возможным непосредственное окисление углерода азотнокислым калием.

Более трудная зажигаемость бессерного пороха объясняется тем, что жидкая фаза в таком порохе может возникнуть только при условии расплавления более высокоплавкой селитры (температура плавления калиевой селитры 334°С).

Свойства дымного пороха. Дымный порох имеет аспидно-серый цвет и матовый глянец, большие зерна часто бывают от сине-черного до серо-черного цвета с металлическим блеском. По чувствительности к удару дымный порох относится к числу безопасных в обращении ВВ (отказ – при падении груза в 10 кг с высоты 35 см, взрывы при высоте падения груза 45 см).

Чувствительность дымного пороха к пламени и даже к незначительной искре, возникшей при ударе между металлическими предметами, является причиной большой опасности при обращении с ним.

Применение дымного пороха. В настоящее время дымные пороха применяют:

а) для снаряжения дистанционных трубок (трубочные пороха);

б) для изготовления столбиков, служащих для передачи огня вышибному заряду в шрапнелях;

в) в качестве вышибного заряда в шрапнелях, зажигательных и осветительных снарядах;

г) для изготовления замедлителей и усилителей луча пламени в трубках и взрывателях;

д) для изготовления пороховых лепешек в капсюльных втулках;

е) для изготовления воспламенителей зарядов из нитроцеллюлозных порохов и пиротехнических изделий;

ж) для изготовления огнепроводного шнура.

Кроме того, дымный порох применяют в охотничьем оружии и для некоторых видов горных работ (добыча штучного камня).

2.6.4.2 Нитроцеллюлозные пороха

Характерным видом взрывного превращения порохов является горение, не переходящее в детонацию в условиях выстрела. Известно, что скорость горения пороха увеличивается с повышением давления. Тем не менее, даже при стрельбе из орудия, где возможно повышение давления до 3000 .105 Н/м2 (3000 кгс/см2), увеличение скорости горения пороха не представляет опасности в отношении повреждения ствола.

Изучение горения нитроцеллюлозных порохов при повышенных давлениях привело к формулировке основных положений закона горения этих порохов:

1) воспламенение пороха в замкнутом объеме происходит мгновенно;

2) горение протекает параллельными слоями с одинаковой скоростью со всех сторон порохового элемента.

Это позволяет путем выбора формы и размеров пороховых элементов управлять притоком газов и обеспечивать получение необходимых баллистических показателей выстрела.

Компоненты нитроцеллюлозных порохов. Нитроцеллюлозные пороха получили наименование от основного своего компонента – нитроцеллюлозы. Именно нитроцеллюлозой, соответствующим
образом пластифицированной и уплотненной, обусловлены основные свойства, характерные для нитроцеллюлозных порохов.

Для превращения нитроцеллюлозы в порох необходим прежде всего растворитель (пластификатор).

Для сообщения пороху ряда специальных свойств применяют добавки: стабилизаторы, флегматизаторы и другие.

Нитроцеллюлоза. Для производства нитроцеллюлозы применяют целлюлозу, которая содержится в хлопке, древесине, льне, пеньке, соломе и т.п. в количестве от 92…93 % (хлопок) до 50…60 % (древесина). Для изготовления высококачественной нитроцеллюлозы
применяют чистую целлюлозу, получаемую из указанного растительного сырья специальной химической обработкой.

Нитрование целлюлозы ведут не чистой азотной кислотой, а ее смесью с серной кислотой. Взаимодействие целлюлозы с азотной кислотой сопровождается выделением воды. Вода разбавляет азотную кислоту, что ослабляет ее нитрующее действие. Серная же кислота связывает выделившуюся воду, которая уже не может препятствовать этерификации.

Чем крепче кислотная смесь, т.е. чем меньше в ней воды, тем больше степень этерификации целлюлозы. Соответствующим выбором состава кислотной смеси можно получить нитроцеллюлозу с заданной степенью этерификации.

Стабилизаторы. В качестве стабилизатора в пироксилиновых порохах применяют дифениламин. Стабилизующее действие дифениламина основано на том, что он легко взаимодействует с первичными продуктами разложения нитроцеллюлозы – окислами азота, азотистой и азотной кислотой, образуя химически стойкие нитрозо- и нитросоединения.

В порохах на труднолетучем растворителе в качестве стабилизатора применяют производные мочевины – централиты.

Флегматизаторы – вещества, уменьшающие скорость горения поверхностных слоев пороховых элементов. В качестве флегматизатора применяют, например, камфору. Камфора представляет собой твердое летучее вещество со специфическим запахом; трудно растворяется в воде, хорошо растворяется в спирте.

Графит. Мелкозернистые и пластинчатые пороха покрывают тонким слоем графита, чтобы устранить электризацию порохов и слипание зерен; кроме того, графитовка повышает гравиметрическую плотность. Так, например, графитовкой удалось повысить гравиметрическую плотность винтовочного пороха с 0,5 до 0,7 кг/дм3, при этом вместимость гильзы увеличилась с 2,5 до 3,48 г пороха.

Свойства нитроцеллюлозных порохов. Баллистические свойства порохов оценивают по начальной скорости снаряда, максимальному давлению пороховых газов и вероятному отклонению начальных скоростей в серии выстрелов. Способность пороха сохранять постоянство этих трех величин при длительном хранении называют баллистической стабильностью пороха.

Вероятное отклонение начальных скоростей снаряда при стрельбе из одного и того же орудия зависит от качества (однородности) пороха, от точности навески и устройства заряда. Следовательно, при точных навесках и правильном устройстве заряда вероятное отклонение характеризует способность данного пороха обеспечивать однообразие начальных скоростей, т.е. кучность стрельбы.

2.7 Химия и технология получения бризантных ВВ

По составу бризантные ВВ разделяются на две большие группы: индивидуальные вещества и взрывчатые смеси.

Первую группу составляют преимущественно органические вещества, содержащие одну или несколько групп NО2. Различают:
С-нитросоединения С–NО
2, N-нитросоединения (нитрамины) N–NO2 и О-нитросоединения (нитраты спиртов) О–NО2.

Вторую группу составляют взрывчатые смеси, содержащие и не содержащие ВВ. Смеси, как правило, составляют по принципу получения нулевого или близкого к нему кислородного баланса.

2.7.1 Технология получения основных ароматических

нитросоединений

Нитросоединения ароматического ряда имеют большое практическое значение, главным образом, в качестве ВВ, объем производства которых в настоящее время весьма значителен. Такое исключительное положение взрывчатых ароматических нитросоединений обусловлено их свойствами, а также относительной легкостью получения и доступностью сырья.

Ароматические полинитросоединения, как правило, мало чувствительны к механическим воздействиям, благодаря чему многие из них применяются для снаряжения артиллерийских боеприпасов, а некоторые даже бронебойных. Благодаря твердому агрегатному состоянию всех ароматических полинитросоединений, их можно применять
в военных объектах с различными профилями заряда (например,
с кумулятивными выемками) с целью повышения коэффициента использования мощности взрыва.

Исходными материалами для ВВ этого класса являются ароматические углеводороды, фенолы и нитрующие кислотные смеси.

Получение ароматических нитросоединений не представляет больших затруднений. Их получают нитрованием соответствующих соединений серно-азотной кислотной смесью, и технический продукт редко бывает чистым веществом. Обычно образуется совместно несколько изомеров, относительные количества которых зависят от условий нитрования и последующей обработки. Поэтому важное значение имеет изучение свойств всех изомеров полинитросоединений и разработка способов их разделения.

С накоплением нитрогрупп в молекуле взрывчатые свойства усиливаются. Ароматические тринитросоединения применяются непосредственно как ВВ. В ароматических тетра-, пента-, гексанитросоединениях нитрогруппы связаны менее прочно, вследствие чего эти соединения более реакционноспособны, менее стойки при высоких температурах, более чувствительны к механическим воздействиям и поэтому практического применения, как правило, не имеют.

Современный технологический процесс является системой со сложными внутренними связями.

Главной и вместе с тем наиболее опасной стадией синтеза ВВ класса нитросоединений является реакция нитрования. Поэтому технологическое оформление процесса нитрования должно обеспечивать его максимальную безопасность, производительность и эффективность. Одновременно должен быть выполнен еще ряд условий: предотвращение окислительных и других побочных реакций, использование аппаратов простой конструкции, связанных в компактные, легко управляемые установки. ВВ опасны только при определенных условиях. Задача технолога состоит в том, чтобы уметь предупредить возникновение таких условий на производстве, а для этого он должен четко представлять закономерности протекающих реакций и знать свойства веществ, с которыми работает.

Нитрование сопровождается выделением значительного количества теплоты вследствие экзотермичности протекающих при этом реакций: нитрования, гидратации и нередко окисления. Так как нитрование проводят при определенном температурном режиме, обусловленном свойствами участвующих в процессе веществ, то этот режим поддерживают, применяя в начале процесса охлаждение, а в конце – подогрев реакционной массы. Изменение температурного режима может вызвать разложение нитропродукта, которое часто кончается вспышкой или взрывом, что является следствием нарушения технологии и неумения вовремя определить причины скачкообразного подъема температуры. Таким образом, температурный режим является основным фактором управления процессом, обеспечивающим его безопасность.

2.7.1.1 Тринитротолуол

Тринитротолуол (тротил, тол, ТНТ) получают нитрованием толуола. Известно шесть изомеров тринитротолуола.

Главное преимущество тротила состоит в том, что, являясь достаточно сильным бризантным ВВ, он обладает сравнительно малой чувствительностью к механическим воздействиям. Это позволяет применять его для снаряжения всех видов боеприпасов, в том числе и бронебойных снарядов.

Для производства тротила имеется большая сырьевая база – толуол и синтетические азотная и серная кислоты. Благодаря высокой стойкости химические и взрывчатые свойства тротила сохраняются даже при длительном (десятки лет) хранении. Ограниченная же реакционная способность позволяет приготовлять на его основе ряд взрывчатых смесей, например, сплавов с гексогеном, смесей с аммиачной селитрой.

Тринитротолуол получается при нитровании динитротолуола серно-азотной кислотной смесью:

СН3С6Н3(NО2)2 + НNО3  СН3С6Н2(NО2)3 + Н2О.

Взрывчатые свойства и применение тринитротолуола. Очищенный тротил представляет собой почти химически чистый -тринитротолуол. Он является хорошим взрывчатым веществом: отличается физической и химической стойкостью, легко прессуется. В чистом виде тротил используют для снаряжения артиллерийских снарядов и авиабомб, а также для изготовления подрывных средств и промежуточных детонаторов.

Тротил широко применяется в виде сплавов с другими взрывчатыми веществами, главным образом, с гексогеном, а также динитронафталином. Наиболее широкое применение, как для военных, так и для мирных целей имеют смеси тротила с аммиачной селитрой. Для снаряжения специальных боеприпасов, в частности, кумулятивных снарядов и мин, применялись смеси из тротила с гексогеном, тротила с гексогеном и алюминиевой пудрой. В настоящее время применение тротила стало еще более многообразным, он входит в состав различных смесей, в том числе и в состав твердого ракетного топлива.

Технология получения тротила. Промышленное производство тротила осуществляется в крупном масштабе, значительно превосходящем масштабы производства других ВВ, что обусловлено более широким применением тротила. Мощность отдельных установок для получения тротила также значительно выше мощности установок для получения других ВВ. Совершенствование способа производства тротила выгодно, так как даже малые преимущества новых процессов ввиду значительных масштабов производства дают большую экономическую эффективность.

Современное производство тротила базируется на применении непрерывного   противоточного    нитрования,    которое   обеспечивает

наименьшие затраты кислот и проведение процесса при низкой температуре, что повышает выход тротила в результате снижения доли процессов окисления. Вместе с тем преимущества противоточного метода реализуются только при удачном аппаратурном оформлении. Лучший тип нитраторов для этого метода – аппараты идеального вытеснения. Однако получить полинитросоединение в аппарате подобной конструкции не удается. Поэтому процесс противоточного нитрования осуществляют с разделением на ряд стадий, на каждой из которых должны быть аппараты, выполняющие две функции – нитратора и сепаратора. Большинство предложенных и действующих установок противоточного нитрования толуола состоит из звеньев «нитратор–сепаратор». Процесс является многостадийным с противоточным движением компонентов между звеньями, осуществляемым, как правило, принуди-тельно.

Канадский способ нитрования толуола до тротила осуществляется в семь стадий, каждая из которых включает нитратор и сепаратор (рисунок 2.8).

На первых двух стадиях происходит противоточное нитрование толуола до мононитротолуола, на последующих пяти – получение ди- и тринитротолуола. Нитратор имеет U-образную форму, в одном колене помещена нагнетательная турбина, которая проталкивает жидкость вниз по своему колену и поднимает ее на 20…25 см по соседнему, причем оба колена соединены нижним и верхним перетоками. Эмульсия из колена с высоким уровнем переходит в сепаратор, откуда нитропродукт поступает в последующий, а кислоты – в предыдущий
нитратор. В данном процессе осуществляется рециркуляция кислоты между сепаратором и нитратором одной стадии. Нитрование проводят олеумом, 96 %-ной и 60 %-ной азотной кислотой. Отработанную кислоту от нитрования второй стадии освобождают от окислов азота продувкой воздухом, что позволяет снизить окислительные процессы и предотвращает комплексообразование толуола с нитрозилсерной кислотой на первой стадии нитрования. Благодаря этому можно проводить противоточное нитрование толуола до мононитротолуола с использованием отработанной кислоты со второй стадии.

Температура в аппаратах поддерживается постоянной автоматически. При неконтролируемом подъеме температуры содержимое нитраторов и сепараторов автоматически сбрасывается в аварийный чан.

Тротил по-прежнему получают с содержанием до 5 % несимметричных изомеров тринитротолуола. Промытый тротил-сырец с температурой затвердевания не ниже 77,4°С содержит до 6 % примесей, представляющих собой, главным образом, несимметричные изомеры три- и динитротолуола. Эти примеси вызывают понижение температуры затвердевания тротила и ухудшают его эксплуатационные качества (придают маслянистость). Очищают тротил-сырец химическими или физическими способами.

Химические способы очистки тротила-сырца основываются на переводе примесей в растворимые в воде соединения путем воздействия на них различными реагентами. Более удобным реагентом оказался сульфит натрия, и в течение последних 50 лет его широко используют для очистки тротила-сырца. Основными аппаратами мастерской сульфитной очистки являются кристаллизаторы и вакуум-воронки. В кристаллизатор при работающей мешалке заливают горячую воду (нагревают до температуры 80°С) и расплавленный тротил в соотношении 1:1 (по объему). Включив вентиляцию, охлаждают смесь до 56…58°С и приливают 10…15 %-ный раствор сульфита натрия в таком количестве, чтобы концентрация его в кристаллизаторе составила 2,5…3 %.

По окончании кристаллизации массу из кристаллизатора спускают на воронку и отсасывают сульфитный маточный раствор в специальный приемник. Затем тротил промывают теплой водой.

Сравнительно легко осуществляется сульфитная очистка расплавленного тротила непрерывным методом, однако при этом ниже степень очистки и выше потери -тринитротолуола вследствие высокой температуры, при которой идет процесс. При очистке расплавленного  тротила  необходимо   тонкое   эмульгирование   для   увеличения

поверхности соприкосновения компонентов. В таких условиях температура затвердевания тротила-сырца может быть повышена на 2…2,2оС.

Установка непрерывного действия для промывки расплавленного тротила водой или водным раствором сульфита натрия состоит из ряда последовательно соединенных чередующихся промывных колонн и сепараторов. При промывке используется прямоток в колонне и противоток между отдельными звеньями установки (колонна – сепаратор). Такой принцип промывки обеспечивает минимальные потери продукта за счет растворения его в промывной жидкости.

По канадскому методу промывку расплавленного тротила водой, а затем раствором сульфита натрия проводят в противотоке в серии U-образных аппаратов, соединенных с сепараторами, конструкция которых аналогична принятым при нитровании. Очистку ведут при максимальной рециркуляции, поддерживая температуру 80°С.

Сушильные агрегаты состоят из сушильной ванны и барабана для чешуирования тротила. Сушильные ванны представляют собой либо цилиндрические, либо прямоугольные аппараты, на дне которых имеются змеевики для глухого пара и воздушные барботеры. Сушку проводят продуванием сжатого воздуха под давлением от 30 до 40 кПа через слой расплавленного (нагретого до температуры 90…100°С) тротила. Высушенный тротил из ванны стекает в обогреваемое корыто под барабаном для чешуирования. Барабан для чешуирования представляет собой полый горизонтальный цилиндр, охлаждаемый изнутри водой. Под барабаном расположено корыто с паровым змеевиком на дне, в которое из сушильной ванны поступает расплавленный тротил. Барабан, частично погруженный в расплавленный тротил, вращаясь, захватывает на свою холодную поверхность тротил, который застывает тонкой коркой. Застывший тротил снимается с барабана в виде чешуек бронзовым ножом и падает в бункер.

2.7.1.2 Тринитрофенол

Нитропроизводные фенолов, а также их соли находят применение в качестве ВВ, полупродуктов органического синтеза и гербицидов. Гидроксильные группы в фенолах сильно активируют ароматическое ядро в реакциях электрофильного замещения. В результате сильного эффекта сопряжения происходит повышение электронной плотности в орто- и параположениях ароматического ядра. Поэтому нитрование фенола можно осуществлять даже очень слабой кислотой. Однако на практике, как правило, предпочитают использовать для нитрования фенолов крепкие кислоты, что позволяет проводить процесс в аппаратах из черных металлов.

Тринитрофенол (пикриновая кислота) был получен Вульфом в 1771 г. В 1873 г. Шпренгель открыл способность пикриновой кислоты взрываться от гремучертутного капсюля-детонатора. Однако объем производства пикриновой кислоты уже в начале ХХ в. начал уменьшаться вследствие таких ее отрицательных свойств, как взаимодействие с оболочкой снаряда, приводящее к образованию высокочувствительного к удару пикрата железа, и непригодность для приготовления аммонитов. В настоящее время тротил почти полностью вытеснил пикриновую кислоту как ВВ и выпуск ее в мирное время ограничивается потребностью для производства красителей и хлорпикрина. В военное же время значение пикриновой кислоты как ВВ сохраняется.

При нитровании динитрофенола получают тринитрофенол. Основной изомер 2,4,6-тринитрофенол, или пикриновая кислота, представляет собой кристаллическое вещество, существующее в двух полиморфных формах; при кристаллизации из спиртового раствора образуются кристаллы орторомбической структуры, светло-желтого цвета, с температурой затвердевания 121,3°С и температурой плавления
122,5
оС. Плотность кристаллической пикриновой кислоты 1,763 г/см3, жидкой 1,580 г/см3 (при температуре 124°С). Пикриновая кислота растворяется в ацетоне, диэтиловом эфире, метиловом спирте, глицерине, хлороформе, сероуглероде. Для производственной практики интерес представляет растворимость пикриновой кислоты в воде и серной кислоте.

Пикриновая кислота чувствительнее к удару, чем тротил. Она взрывается при падении груза массой 2 кг с высоты 80 см.

Взрывчатые свойства пикриновой кислоты:

расширение в бомбе Трауцля – 350 мл;

бризантность по Гессу – 16 мм;

скорость детонации – 7350 м/с;

объем газообразных продуктов взрыва – 730 л/кг;

теплота взрыва – 4020 кДж/кг;

температура взрыва – 33000С.

Для снаряжения боеприпасов применяют как пикриновую
кислоту, так и ее сплавы, например, с динитронафталином. Такие
сплавы обладают более низкой чувствительностью к механическим воздействиям, чем пикриновая кислота, и пониженной температурой плавления. Это позволяет снаряжать ими боеприпасы больших калибров. Применение находят сплавы из 60 % пикриновой кислоты и 40 % динитрофенола и из 40 % пикриновой кислоты и 60 % тринитрокре-зола.

При применении пикриновой кислоты для снаряжения боеприпасов особое внимание должно быть уделено полной изоляции ее от корпуса снаряда и взрывателя.

Получение пикриновой кислоты из фенола. Фенол можно непосредственно нитровать лишь очень разбавленными кислотами, что технически трудно и невыгодно. Нитрование же фенола кислотной смесью, даже средней крепости, почти невозможно, так как высокая скорость реакции и, следовательно, интенсивное выделение теплоты вызывает его окисление и осмоление. Для предотвращения этих процессов фенол предварительно сульфируют, получая менее реакционноспособное соединение – фенолсульфокислоту. Процесс сульфирования сопровождается выделением воды, разбавляющей серную кислоту, и является обратимым:

С6Н5ОН + H24  С6H4(ОН) (SО3Н) + H2О

При действии на фенолсульфокислоту азотной кислотой в присутствии избытка концентрированной серной кислоты водород в ядре замещается нитрогруппой; в присутствии разбавленной серной кислоты сульфогруппы замещаются нитрогруппами:

Следовательно, при введении трех нитрогрупп в молекулу фенола наиболее целесообразно проводить процесс в следующем порядке:

В этом случае при получении пикриновой кислоты из фенолсульфокислоты не требуется применения кислотооборота. Наиболее концентрированная кислотная смесь здесь нужна в начале процесса для введения первой нитрогруппы, в последующем нитросмесь разбавляется выделяющейся водой, что делает среду пригодной для замены сульфогруппы нитрогруппой. Нитрование протекает в наиболее благоприятных условиях – в гомогенной среде, так как сульфокислоты и их нитропроизводные хорошо растворяются в серной кислоте. В конце процесса выпадают кристаллы значительно менее растворимого тринитрофенола.

Схема процесса получения пикриновой кислоты из фенола в аппаратах периодического действия представлена на рисунке 2.9. Фенол подвозят на вагонетках 1 и с помощью лифта 2 поднимают на верхний этаж здания. Барабан помещают в плавитель 3, откуда расплавленный фенол стекает в мерник 4. В сульфуратор 5 через мерник 6 загружают олеум и при работающей мешалке медленно, в течение 1 ч, приливают фенол при постепенном повышении температуры от 20 до 90 °С. Затем массу выдерживают 3 ч при температуре 100 °С и передают в сборник 7 и далее в мерник 8. Раствор дисульфофенола загружают в нитратор 11 и из мерника 10 приливают отработанную кислоту для разбавления нитромассы, чтобы облегчить выход окислов азота и предотвратить вспенивание. Нитрование проводят азотной кислотой, подаваемой из мерника 9 из расчета 3,75 моль НNО3 на 1 моль фенола. Все необходимое количество азотной кислоты делят на три части в отношении 4:4:5, которые приливают при разных температурах: от 40 до 60°С, от 60 до 80°С и от 80 до 100°С соответственно.

По окончании слива дают выдержку 1 ч при температуре 100°С, затем содержимое аппарата охлаждают до температуры 30°С и через сборник 12 переводят в воронку 13 для отстаивания продукта от кислоты и механических примесей. После отстаивания из воронки спускают часть (от 60 до 65 %) отработанной кислоты в сборник 16, а остальную массу передают на центрифугу 14, где отработанная кислота отжимается от нитропродукта. Нитропродукт выгружают в декантатор 15, куда предварительно из сборника 17 наливают кислую промывную воду. Содержимое декантатора 15 перемешивают, затем сливают кислую воду и добавляют чистую воду, после чего массу переводят на центрифугу 18, где пикриновую кислоту промывают еще раз чистой холодной водой. Промывную воду собирают в сборник 17 и используют для предварительной промывки.  Пикриновая кислота после промывки должна иметь кислотность не более 0,1 % и влажность не более 10 %. Сушат ее в барабанной сушилке 21. Выход пикриновой кислоты составляет 85 % от теоретического.

Промывная вода содержит в растворенном и взвешенном состоянии до 1,8 % пикриновой кислоты, поэтому перед спуском в водоемы ее очищают обычно путем восстановления пикриновой кислоты до триаминофенола железными стружками. Триаминофенол в дальнейшем окисляется кислородом воздуха с разрушением бензольного ядра.

2.7.2 Технология получения нитросоединений алифатического ряда (нитропарафины)

Развитию производства нитропарафинов способствует наличие широкой сырьевой базы – алифатические углеводороды являются основной частью нефти, промышленного и природного газа, а также потребность в этих соединениях различных отраслей химической промышленности – производства пластмасс, лаков и красок, синтетических моющих средств, лекарственных препаратов, пластификаторов, инсектицидов и др. На основе нитропарафинов получают ВВ и компоненты твердого ракетного топлива.

Первый общий метод получения нитропарафинов, предложенный в 1872 г. Мейером, не мог быть использован в промышленном масштабе вследствие дороговизны исходных продуктов – нитрита серебра и йодистого алкила. Попытки получить алифатические нитросоединения прямым нитрованием парафинов серно-азотной кислотной смесью, подобно тому как получают ароматические нитросоединения, не увенчались успехом.

В 1893 г. Коновалов и в 1899 г. Марковников установили, что алифатические углеводороды могут нитроваться относительно легко и с хорошим выходом разбавленной азотной кислотой при высокой температуре. Исследования Коновалова получили дальнейшее развитие в работах Наметкина и Титова, которые показали, что в отличие от нитрования ароматических углеводородов – это радикальный процесс. В настоящее время этот способ применяется в промышленности для нитрования высших алифатических углеводородов в жидкой фазе.

В 1930 г. Гесс, изучая нитрование в газовой фазе низших алифатических углеводородов, разработал промышленный метод, реализованный в США в 1937–1940 гг. Этот метод используется в промышленности и в настоящее время. Нитруют, главным образом, пропан в смеси с этаном или бутаном, выделяемыми из природного газа или газов переработки нефти. Очищать исходное сырье нет необходимости, так как в процессе нитрования происходит деструкция и получается смесь нитропарафинов.

Парофазное нитрование парафиновых углеводородов. Пары углеводородов пропускают через змеевиковый теплообменник, куда одновременно поступает концентрированная азотная кислота. Затем смесь паров углеводородов и азотной кислоты проходит через реактор, в котором поддерживается температура от 400 до 450°С, и где происходит образование нитрозо-, нитро- и оксипроизводных углеводо-родов.

Нитрование алифатических углеводородов парами азотной кислоты имеет цепной свободнорадикальный характер и значительно ускоряется при добавлении небольших количеств кислорода, галогенов или других радикалобразующих веществ. Кислород способствует образованию неустойчивых гидроперекисей:

СН3СН2СН3 + О2  СН3СНСН3OOH СН3СНОСН3 + НО

Механизм процесса нитрования выражается следующими реакциями:

НNO3  НО + NО2;

33 + ОН  СН3СН2 + Н2О;

СН3СН2 + NО2  СН3СН22.

Для производства ВВ интерес представляют лишь нитропроизводные низших парафиновых углеводородов – нитрометан и нитроэтан, которые могут быть получены парофазным нитрованием при температуре от 400 до 450°С из высших углеводородов, являющихся основной составной частью нефти.

Важное значение с точки зрения безопасности процесса имеет соотношение компонентов. При соотношении горючего (углеводорода) и окислителя (НNО3) 1:8 образуется взрывчатая смесь. Поэтому на практике используют смеси, содержащие избыток углеводорода, от 2,5 до
10 частей на 1 часть НNО
3.

Давление оказывает большое влияние на скорость парофазного нитрования, так как при увеличении давления повышается объемная концентрация компонентов. Это позволяет снижать температуру и время контакта. Обычно нитрование ведут при давлении от 0,7 до
1,0 МПа. Имеются установки, работающие и при атмосферном давлении.

Смесь из реактора поступает в холодильник. Расстояние между реактором и холодильником должно быть минимальным, чтобы обеспечить быстрое охлаждение нитропарафинов и предотвратить их разложение. Охлаждение проводят ступенчато: в одном холодильнике конденсируются высококипящие фракции, а в другом – низкокипящие. Эти фракции поступают на предварительную разгонку, а затем каждая фракция подвергается химической очистке и вновь разгоняется на ректификационной установке.

На рисунке 2.10 показана принципиальная схема установки парофазного нитрования. На некоторых установках азотную кислоту не нагревают до высокой температуры (250…400°С), а лишь испаряют. Это предотвращает ее распад до NО и О2.

2.7.2.1 Нитрометан

Нитрометан СН3О2 применяется в ряде стран в качестве компонента ракетного топлива и как добавка к дизельному топливу. Его используют как растворитель для нитратов целлюлозы и как взрывчатое вещество для производства буровзрывных работ при добыче нефти, а в композиции с желатинизатором (нитратом целлюлозы) и сенсибилизатором – для снаряжения детонирующего шнура. Может служить исходным продуктом для получения трихлорнитрометана, тетранитрометана и ряда ВВ.

Нитрометан – бесцветная жидкость со следующими физическими характеристиками:

 чувствительность к удару (груз массой 10 кг, h = 25 см) – 0…8 %;

 расширение в бомбе Трауцля – 470 мл;

 бризантность по Гессу – 25 мм;

 скорость детонации – 6600 м/с.

Получают нитрометан в промышленном масштабе при газофазном нитровании алифатических углеводородов, а также рядом косвенных методов. Практическое значение имеет метод получения нитрометана из диметилсульфата или натриевой соли метилсульфата, а также действием хлоруксусной кислоты на нитрит калия или натрия в водном растворе. Образующаяся при этом нитроуксусная кислота разлагается при кипячении с водой:

СlСН2СООН + NaNO2  СH2(NО2)СООН  СН32 + СО2

В лаборатории нитрометан получают также действием нитрита серебра на иодистый или бромистый метил.

2.7.2.2 Тринитрометан

Тринитрометан СН(NО2)3 (нитроформ) впервые был получен в 1857 г. Шишковым. Благодаря чрезвычайно высокой реакционной способности он широко используется для синтеза полинитросоединений.

Чистый безводный нитроформ представляет собой бесцветное кристаллическое вещество, обладающее характерным резким запахом. Температура затвердевания его 26,38°С, но сильно понижается в присутствии примесей. Температура кипения 45…47°С при давлении
2,9 кПа, плотность 1,615 г/см
3.

Быстрое нагревание вызывает взрыв нитроформа. В обычных условиях он относительно устойчив и на холоде может сохраняться без изменений. Концентрированные минеральные кислоты при высокой температуре вызывают разложение нитроформа.

Получение нитроформа из ацетилена. Реакция превращения ацетилена в тринитро- и затем в тетранитрометан действием азотной кислоты была открыта в 1900 г., но выход продукта не превышал 20…25 %. В 1920 г. в качестве катализатора был применен нитрат ртути и выход увеличился до 40…45 %. Позже было установлено положительное влияние окислов азота на выход тетранитрометана и на скорость процесса. Некоторые металлы (Fе, Ni, Со, Аl) являются ингибиторами этого процесса. Основные реакции можно представить следующим образом:

СН=СН + 5НNО3  СН(NО2)3 + СО2 + 3Н2О + 2NО2

CН(NО2)3 + HNО3  С(NO2)4 + Н2О

На рисунке 2.11 показана схема установки нитрования. Основным аппаратом является нитратор 6, представляющий собой колонну с наружной трубой для циркуляции раствора. Внутри нитратора расположены вертикальные трубки. В межтрубное пространство подается вода для охлаждения. Ниже трубок находится распределитель для подачи ацетилена и азотной кислоты, вверху трубки соединены переливной трубой, по которой часть нитромассы выводится на дистилляцию, а остаток направляется в наружную трубу для циркуляции внутри системы. В нитраторе поддерживается температура от 45 до 48°С. Из переливной трубы реакционная смесь (13 % нитроформа, 77 % НNО3,
10 % Н
2О) подается в колонну 7, где в противотоке с воздухом освобождается от окислов азота. Воздух затем очищают от окислов азотной кислотой, охлажденной до температуры минус 15°С; кислоту используют для нитрования.

Газы, образующиеся при нитровании (СО2, СО, N2О3, небольшое количество нитроформа и частично окисленный ацетилен), проходят скруббер 9, где вымывается нитроформ, и поступают в охлаждаемую рассолом  колонну  4  для конденсации N2О4. Выход нитроформа повы-

шается с увеличением высоты нитратора, скорости подачи ацетилена и с уменьшением количества нитроформа, циркулирующего в системе.

2.7.3 Технология получения алифатических

и гетероциклических N-нитраминов

Нитропроизводные алифатических и гетероциклических аминов и амидов, благодаря доступности сырья, простоте получения, относительно высокой стойкости и хорошим взрывчатым характеристикам, находят широкое применение в промышленности и в военном деле. Так, нитрогуанидин является перспективным компонентом некоторых видов порохов. Циклотриметилентринитрамин (гексоген), а также циклотетраметилентетранитрамин (октоген) являются мощными термостойкими взрывчатыми веществами.

Получают N-нитрамины алифатического ряда нитрованием аминов в кислой или щелочной среде. N-нитрование протекает подобно С-нитрованию. Нитрование концентрированной азотной кислотой и ее смесями с серной кислотой протекает в соответствии с уравнением:

Нитрование алифатических аминов и амидов в зависимости от их свойств проводят концентрированной азотной кислотой или ее смесями с серной кислотой, уксусным ангидридом, уксусной кислотой. Нитрование третичных аминов концентрированной азотной кислотой или ее смесью с уксусным ангидридом нередко сопровождается разрывом связи С–N, в результате чего одновременно с N-нитрамином образуется другое органическое соединение, чаще всего спирт, который затем этерифицируется. Нитрование с разрывом связи С–N называется нитролизом. Примером нитролиза может служить реакция образования гетероциклического амина циклотриметилентринитрамина из уротропина, отщепляющего группировку N(СН2)3. При этом кроме гексогена образуется азотнокислый эфир – динитратметиленгликоля.

В промышленности осуществлено получение некоторых
N-нитраминов, в частности, гексогена, как прямым нитролизом амина, так и путем конденсации формальдегида с аммиачной селитрой в присутствии катализатора ВF
3. В некоторых случаях косвенный метод экономически более целесообразен, чем прямой нитролиз амина.

2.7.3.1 Гексоген

Гексоген (1, 3, 5-тринитро- 1, 3, 5-триазациклогексан, циклотриметилентринитрамин) является одним из наиболее мощных ВВ.

В настоящее время гексоген, а также взрывчатые смеси и ракетные топлива на его основе широко применяются для снаряжения
боеприпасов во многих странах. Причиной этого является высокая бризантность и стойкость гексогена, сравнительно простая технология производства и практически неограниченная сырьевая база.

Впервые гексоген был получен в 1897 г. В 1920 г. Герц предложил получать гексоген непосредственным нитрованием уротропина концентрированной азотной кислотой и показал, что он является взрывчатым веществом. С этого времени начинается исследование способов получения гексогена и изучение его взрывчатых свойств.

Гексоген в смеси с другими ВВ применяли в различных видах боеприпасов – артиллерийских снарядах, авиационных бомбах, морских минах и торпедах. Большинство составов содержало от 10 до 30 % гексогена.

Гексоген может быть получен нитролизом уротропина С6Н12N4 концентрированной азотной кислотой. Азотная кислота концентрации от 60 до 80 % разлагает уротропин, более концентрированная кислота превращает его в гексоген. С повышением концентрации НNO3 выход гексогена увеличивается. Поэтому для получения гексогена необходимо применять азотную кислоту концентрации не ниже 93 %. Однако и при более низкой концентрации азотной кислоты (вплоть до 88 %) можно получать гексоген с выходом 80 %, если мольное соотношение азотной кислоты и уротропина более высокое. Скорость нитролиза уротропина азотной кислотой растет с повышением модуля – мольного соотношения НNO36Н12N4. Поскольку при высоких мольных соотношениях резко увеличивается стоимость гексогена, нитролиз уротропина проводят при мольном соотношении 22:1.

Технология получения гексогена. Немецкий вариант. Процесс проводят в системе аппаратов периодического и непрерывного действия, используя для нитролиза уротропина меньшее количество азотной кислоты более высокой концентрации (99 % НNО3). Схема технологического процесса получения гексогена показана на рисунке 2.12.
В форнитратор 2 (периодического действия) загружают азотную кислоту, охлажденную в баке 1 до температуры 0°С, и медленно присыпают предварительно высушенный уротропин, поддерживая температуру не выше 20°С. После окончания смешивания содержимое нитратора спускают в буферный нитратор 3 (непрерывного действия), из которого нитромасса последовательно проходит по аппаратам 4–8 (непрерывного действия), где уротропин полностью донитровывается.
В буферных нитраторах 3–8 поддерживается температура от 15 до 20
0С. Из аппарата 8 нитромасса для стабилизации направляется в два окислителя непрерывного действия (основной 9 и буферный 10), куда одновременно подается вода для разбавления. В окислителях поддерживается температура от 70 до 80°С.

Затем суспензия гексогена в отработанной кислоте перетекает в последовательно расположенные аппараты для охлаждения 11–14 (непрерывного действия) и далее на фильтр-воронку 15. Отработанную кислоту спускают в приемник 16, а гексоген промывают 2–3 раза холодной водой и затем смывают водой в аппарат 17, из которого суспензию перекачивают в автоклавы 18, где нагревают до температуры 130…140оС и при этой температуре выдерживают от 4 до 5 ч. По окончании варки в автоклавах массу охлаждают до температуры
100°С и сливают в аппараты для флегматизации 19, где находится расплавленный искусственный воск, подкрашенный красителем. Флегматизированный гексоген отжимают и отправляют на сушку. Кислотность гексогена после промывки на фильтр-воронке 15 составляет от 0,3 до 0,4 %, а после варки в автоклаве 0,1 %.

Окислительный метод получения гексогена, дающий продукт высокого качества, весьма прост, надежен и достаточно безопасен, однако обладает рядом существенных недостатков, главные из которых – большой расход концентрированной азотной кислоты и малый выход гексогена по формальдегиду (от 35 до 40 % от теоретического). Необходимость разбавления кислоты водой с целью выделения гексогена также удорожает гексоген вследствие затрат на концентрирование отработанной кислоты с целью повторного ее использования.

2.7.3.2 Октоген

Октоген (циклотетраметилентетранитрамин, 1,3,5,7-тетранитро- 1,3,5,7-тетразациклооктан) – высокоплавкое белое кристаллическое вещество, существующее в четырех кристаллических модификациях:

Октоген, обладая всеми достоинствами гексогена, выгодно отличается от него более высокой термостойкостью (до 220°С), большей плотностью и соответственно лучшими взрывчатыми характеристиками. Термостойкость позволяет использовать октоген в зарядах, подверженных воздействию высоких температур, например, при проведении взрывных работ в глубоких и сверхглубоких скважинах, в снарядах скорострельных автоматических пушек, в боеприпасах для сверхзвуковой авиации. Второе преимущество дает возможность существенно повысить плотность и эффективность применяемых взрывчатых материалов. Так, замена гексогена на октоген во взрывчатых смесях приводит к увеличению их скорости детонации, бризантности и мощности. Применяют октоген как в виде самостоятельных зарядов, так и в смеси с тротилом (октолы); используют его также в качестве окислителя в твердых ракетных топливах и артиллерийских порохах.

Технологический процесс получения октогена состоит из следующих этапов.

Нитролиз проводят в две стадии. На первой стадии к уксуснокислому раствору уротропина в присутствии уксусного ангидрида и параформальдегида прибавляют раствор нитрата аммония в азотной кислоте и уксусный ангидрид в количестве, обеспечивающем перевод уротропина в дициклодинитропентаметилентетрамин (ДПТ). На второй стадии в нитратор добавляют остальное количество реагентов.

После окончания нитролиза добавляют воду, острым паром
доводят температуру массы до 98°С  и выдерживают ее при этой
температуре. Смесь охлаждают, фильтруют, промывают до нейтральной реакции и продукт высушивают. Для выделения октогена октоген-сырец растворяют в ацетоне и кипятят раствор в течение 45 мин. За это время любая форма октогена в горячем ацетоне превращается в
-форму. Ацетон отгоняют с водяным паром.

Стабилизацию проводят длительным кипячением водной суспензии -формы октогена после отгонки ацетона. Во время кипячения нестабильные соединения разлагаются. Затем продукт охлаждают, фильтруют и сушат. Сухой продукт содержит от 30 до 40 % гексогена и от 60 до 70 % октогена.

Предложен непрерывный способ прямого получения -модифи-кации октогена за счет энергичного перемешивания реагентов, длительной выдержки реакционной массы в последнем нитраторе и высокой температуры гидролиза побочных продуктов (рисунок 2.13). Растворы уротропина в уксусной кислоте и аммиачной селитры в азотной кислоте, а также уксусный ангидрид перед дозировкой их в нитратор 2 пропускают через термостат 1 для подогрева до температуры 40°С.

Процесс проводят в две стадии. На первой стадии в основной нитратор 2 дозируют весь раствор уротропина в уксусной кислоте, часть раствора аммиачной селитры в азотной кислоте и часть уксусного ангидрида в количествах, необходимых для образования промежуточных продуктов синтеза октогена. Нитромасса из нитратора 2 поступает в буферный нитратор 3 и затем в основной нитратор второй стадии 4, куда одновременно и непрерывно подается оставшаяся часть раствора аммиачной селитры в азотной кислоте и уксусный ангидрид. Далее нитромасса поступает в смеситель 5 и затем в один из баков выдержки 6. Время пребывания компонентов на первой стадии 30 мин, на второй – 64 мин (4 мин в нитраторе и 60 мин в смесителе). Во всех аппаратах поддерживается температура от 40 до 50°С. В бак выдержки 6 подают воду (для гидролиза побочных продуктов) и нагревают нитромассу до температуры 102°С, выдерживая ее при этой температуре
30 мин. По окончании выдержки нитромассу охлаждают и отфильтровывают октоген-сырец от отработанной уксусной кислоты. Октоген-сырец содержит от 20 до 30 % гексогена.

Нитраторы представляют собой емкости с рубашками, снабженные мощными мешалками, а также вращающимися скребками в виде лопаток для предотвращения прилипания вещества к стенкам аппарата. Октоген применяется в виде -модификации с температурой плавления 270°С и кислотностью по уксусной кислоте не выше 0,03 %. Транспортируют октоген в водонепроницаемых мешках (резиновых, прорезиненных, пластмассовых) в пастообразном виде с содержанием не менее 10 % смеси растворителей, состоящей из 40 % (масс.) изопропилового спирта и 60 % (масс.) воды.

2.7.4 Технология получения нитратов спиртов (О2)

Нитраты спиртов, или нитроэфиры, составляют основу бездымных порохов и твердых ракетных топлив, а также входят в состав многих промышленных ВВ – динамитов, победитов, некоторых аммонитов и др. Ассортимент используемых для вооружения и промышленных целей нитроэфиров, который долгое время ограничивался нитроглицерином и пироксилином, все время расширяется. Широкому применению нитроэфиров в мирной технике, несмотря на их высокую чувствительность к механическим воздействиям и относительно низкую стойкость, способствует легкость получения, доступность исходных материалов и высокие взрывчатые свойства. Многие нитроэфиры способны пластифицировать высокомолекулярный нитроэфир – нитрат целлюлозы, что используется при производстве высокоэнергетического баллиститного пороха. По свойствам нитроэфиры резко отличаются от нитросоединений и нитраминов.

2.7.4.1 Глицеринтринитрат

Глицеринтринитрат (нитроглицерин) представляет собой полный сложный эфир глицерина и азотной кислоты:

СН2(NО2)–СН(0NО2)СН2ОNО2

Нитроглицерин является одним из самых мощных и чувствительных бризантных ВВ, обращение с которым требует особой внимательности и осторожности. Впервые он был получен Собреро в 1846 г.

Несмотря на высокие взрывчатые свойства, нитроглицерин долгое время не находил применения вследствие высокой чувствительности к удару. Возможность использования нитроглицерина показал знаменитый русский химик Н.Н. Зинин, который в 1853–1855 годах во время Крымской войны вместе с военным инженером В.Ф. Петрушевским изготовил большое количество нитроглицерина.

Шведский инженер Альфред Нобель в Швеции в 1864 г. организовал производство нитроглицерина, который стали применять в горнодобывающей промышленности. В 1888 г. он разработал порох из нитроглицерина и коллоксилина, названный подобно пироксилиновому пороху бездымным.

Нитроглицерин обычно получают путем обработки глицерина серно-азотной кислотной смесью:

.

Этерификация протекает последовательно в три ступени: в первой получается глицеринмононитрат, во второй – глицериндинитрат и в третьей – глицеринтринитрат. Для более полного выхода нитроглицерина берут 20 %-ный избыток азотной кислоты сверх теоретически необходимого количества.

Нитроглицерин в чистом виде представляет собой маслянистую бесцветную и прозрачную жидкость. Затвердевая, он может образовывать две формы: лабильную и стабильную с различными температурами плавления. У лабильной формы нитроглицерина температура затвердевания 2,1°С, температура плавления 2,8°С; у стабильной формы соответственно 13,2°С и 13,5°С. Лабильная форма легко переходит в стабильную.

Нитроглицерин является одним из наиболее мощных ВВ. Он очень чувствителен к механическим воздействиям. В этом отношении нитроглицерин приближается к инициирущим ВВ, а поэтому перевозить его опасно. Установка по производству нитроглицерина всегда располагается в системе комбината, использующего его на изготовление пороха или динамита. Твердый нитроглицерин менее чувствителен к удару, но более чувствителен к трению и поэтому значительно более опасен. Детонация нитроглицерина вызывается при падении груза массой 2 кг с высоты 4 см. Нагретый нитроглицерин еще более чувствителен к удару. При простреле пулей взрывается. Нитроглицерин сравнительно мало восприимчив к детонации. Ниже приведены взрывчатые свойства:

температура вспышки –                                 200–2050С;

расширение в бомбе Трауцля –                         550 мл;

скорость детонации, м/с:

жидкого нитроглицерина –                         1100–2000;

при испытании в стальной трубке 25 мм –         8000–8500;

объем газообразных продуктов взрыва –                 716 л/кг;

теплота взрыва –                                 6163 кДж/кг.

Технология получения нитроглицерина. Получение нитроглицерина с последующей сепарацией его от отработанной кислоты является одним из самых опасных процессов химической технологии, требующих особенно тщательного контроля, как сырья, так и аппаратуры. Необходимое условие безопасности производства – точное соблюдение технологии и правил безопасности.

Все технологические стадии производства нитроглицерина, благодаря использованию жидких реагентов и большой скорости их взаимодействия, легко осуществляются в аппаратах непрерывного действия– это создает дополнительные условия для автоматизации процесса.

Этерификация глицерина серно-азотной кислотной смесью протекает с большой скоростью. Продукт реакции – нитроглицерин – вследствие низкой растворимости в отработанной кислоте выделяется в виде отдельного слоя, создавая гетерогенную систему.

В настоящее время в производстве нитроглицерина применяются в основном непрерывные методы, опасность производства в этом случае значительно снижается. При непрерывном способе в процессе находится сравнительно небольшое количество ВВ, благодаря чему возможность передачи взрыва в другие мастерские гораздо меньше и причиняемый при взрыве ущерб минимален. Управление непрерывным процессом полностью автоматизировано и осуществляется из особой пристройки за валом мастерской. Это обеспечивает значительно большую надежность работы установки.

В 1935 г. Биацци взял патент на непрерывный способ получения нитроглицерина, который благодаря более совершенной конструкции аппарата в настоящее время стал основным во многих странах. На рисунке 2.14 показана схема установки Биацци. В нитратор 1 подают глицерин и кислотную смесь из емкостей 2 и 3, находящихся под давлением 0,2 МПа. Температура кислоты от 5 до 10°С, глицерина 15°С. Количество поступающих компонентов контролируется дозаторами 4. Температуру в нитраторе (25°С) поддерживают с помощью охлаждающего рассола или хладона (фреона), подаваемого в змеевик. Кислотная смесь содержит 50 % Н24 и 50 % НNО3, модуль нитрования 1:5. Из нитратора 1 нитромасса перетекает в первый сепаратор 5, из которого отработанная кислота через дополнительный сепаратор 6 направляется во второй сепаратор 7 и оттуда – на отстой (перед отстоем отработанную кислоту в резервуаре 8 разбавляют водой в количестве
3 % к общей массе).

Из сепаратора 5 нитроглицерин поступает в промывной аппарат 9, где смешивается с холодной водой, а затем – в сепаратор 10. Из сепаратора 10 нитроглицерин попадает в промывные аппараты 11, а промывная вода – еще раз на сепарацию в сепаратор 12. В промывных аппаратах 11 нитроглицерин промывают 5%-ным раствором соды при температуре 30°С, и получающаяся там эмульсия идет в сепаратор 13, из которого нитроглицерин поступает в приемник 14. В нитраторах и сепараторах установлены контактные термометры, по команде которых при температуре 30°С включается сигнал тревоги, а при температуре 33°С вся масса спускается в аварийный чан 15, наполненный
концентрированной серной кислотой, где нитроглицерин достаточно быстро омыляется.

Большинство современных установок по получению нитроглицерина используют метод Биацци с полным дистанционным автоматическим контролем и управлением с пульта, расположенного за обва-ловкой.

2.7.4.2 Пентаэритриттетранитрат

Пентаэритриттетранитрат (пентрит, ТЭН) является азотнокислым эфиром многоатомного спирта пентаэритрита:

Получен в 1894 г. этерификацией пентаэритрита. С.П. Вуколов первым изучил его взрывчатые свойства и показал, что из эфиров азотной кислоты ТЭН – наиболее стойкое и наименее чувствительное к механическим воздействиям ВВ. ТЭН – одно из мощных бризантных ВВ, для производства которого имеется практически неограниченная сырьевая база.

Действием концентрированной азотной кислоты пентаэритрит легко может быть превращен в эфир:

С(СН2ОН)4 + 4НNO3 С(СН2ONO2)4 + 4Н2О

Модуль нитрования берется таким, чтобы отработанная кислота содержала от 80 до 82 % азотной кислоты НNO3. Уменьшение модуля нитрования и концентрации исходной азотной кислоты приводит к интенсивным окислительным процессам. На окислительные процессы также влияют температура реакции и окислы азота, поэтому температура этерификации не должна быть выше 20оC. Для полного выделения ТЭНа отработанную кислоту разбавляют водой до концентрации 40…50 % по азотной кислоте НNО3.

ТЭН представляет собой белое кристаллическое вещество с температурой плавления 141,3°С и плотностью 1,77 г/см3. ТЭН негигроскопичен, растворимость его в воде при температуре 19°С равна 0,01%, а при температуре 100°С – 0,035 %. Лучшим растворителем для перекристаллизации ТЭНа является ацетон. ТЭН – твердое вещество – достаточно стоек и превосходит по стойкости многие нитраты многоатомных спиртов. Энергия активации термического разложения ТЭНа при температуре от 161 до 2330С составляет 196 кДж/моль. Воспламеняется ТЭН с трудом; зажженный сгорает спокойно.

ТЭН обладает высокой чувствительностью к удару: при падении груза массой 2 кг с высоты 17 см он детонирует почти безотказно, но в отдельных случаях детонация происходит уже при высоте 15 см и даже 10 см. Взрывчатые характеристики ТЭНа:

расширение в бомбе Трауцля –                         500 мл;

скорость детонации –                                 8300 м/с;

объем газообразных продуктов взрыва –                 790 л/кг;

теплота взрыва –                                 5756 кДж/кг.

Применяется ТЭН в качестве вторичного заряда в капсюлях-детонаторах для производства детонирующего шнура и взрывчатых пенопластов. С целью снижения чувствительности ТЭН применяют в сплавах с различными нитропроизводными.

Технология получения ТЭНа. Промышленное производство ТЭНа может быть осуществлено либо двухстадийным способом – получение сульфата пентаэритрита и превращение его в нитрат, либо одностадийным – непосредственное получение нитрата пентаэритрита. В обоих случаях в соответствующий аппарат, наполненный серной или азотной кислотой, добавляют пентаэритрит, который растворяется в кислоте.

Одностадийный способ производства ТЭНа осуществляется в аппаратуре непрерывного действия (рисунок 2.15). Пентаэритрит через воронку и автоматические весы посредством шнека дозируется в основной нитратор 1, куда одновременно из хранилища через дозатор подается 99%-ная азотная кислота: на 1 ч. (масс.) пентаэритрита
5…6 ч. (масс.) азотной кислоты. В нитраторе поддерживается температура 15°С. Нитромасса из основного нитратора перетекает в буферный, а затем в разбавитель 2, куда подается вода в таком количестве, чтобы концентрация отработанной кислоты снизилась с 80 % до 40 %. Температура в буферном нитраторе поддерживается 10°С, а в разбавителе
15°С. При разбавлении ТЭН выкристаллизовывается, и всю массу подают на вакуум-фильтр 3.

Вакуум-фильтр в центре фильтрующего полотна имеет отверстие, к которому подведена труба, соединяющая его с баком для промывки 4. Во время загрузки и отжима отверстие закрыто втулкой. После отсоса кислоты втулку вынимают, и кристаллы ТЭНа смывают в бак для промывки 4, откуда массу передавливают на фильтр 3 и после отжима кислой промывной воды ТЭН мощной струей воды смывают в бак 5 для нейтрализации кислого ТЭНа раствором соды. Обработанный содой ТЭН спускают на фильтр 3 и после отжима передают на установку непрерывной очистки. В растворителе 6, куда ТЭН подают одновременно с ацетоном, происходит полное растворение ТЭНа. Раствор фильтруется и перетекает в кристаллизатор 7, где при разбавлении раствора водой происходит кристаллизация ТЭНа. Массу пропускают через дистилляторы 8 для удаления ацетона. По выходе из последнего дистиллятора горячую массу охлаждают и фильтруют. При получении флегматизированного ТЭНа в третий дистиллятор вводят расплавленный монтан-воск (воск из бурого угля). После промывки ТЭН передают в следующее здание для перекристаллизации и флегматизации.

 Литература

Крик, Э. Введение в инженерное дело / Э. Крик. – М.: Энергия, 1970. – 176 с.

Иловайский, И.В. Феномен техники как результат и сфера инженерной деятельности. Н., 1984–1997, деп. ЧОУНБ, глава 9.

Иловайский, И.В. К инженерному образованию XXI века / Качество образования. Проблемы оценки. Управление. Опыт. II Международная научно-методическая конференция. Тезисы докладов. – Новосибирск, 1999. – С. 225.

Фигуровская, В.М. Техническое знание: особенности возникновения и функционирования / В.М. Фигуровская – Новосибирск: «Наука», 1979. – 192 с.

Оружие победы / под ред. В.Н. Новикова. М.: Машиностроение, 1985. – 350 с.

Из истории отечественной пороховой промышленности: краткие биографические очерки / под ред Л.В. Забелина. – М.: ЦНИИНТИКПК, 1998. – 120 с.

Клименко, Г.К. Страницы из истории пороховой промышленности / Г.К. Клименко. – М., 1980 с.

Орлова, Е.Ю. Химия и технология бризантных взрывчатых веществ / Е.Ю. Орлова. – Л.: Химия, 1981 – 312 с.

Дементьева, Д.И. Ведение в технологию энергонасыщенных материалов / Д.И. Дементьева и др..

 Орлова, З.В. Технология энергонасыщенных материалов /
З.В. Орлова. – Бийск: БТИ АлтГТУ, 2006. – 37 с.

Учебное издание

Павлов Игорь Николаевич

Космина Ирина Владимировна

ИНЖЕНЕР ПО НАПРАВЛЕНИЮ ПОДГОТОВКИ

«ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ

ЭНЕРГОНАСЫЩЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ».

ВВЕДЕНИЕ В СПЕЦИАЛЬНОСТЬ

Редактор Идт Л.И.

Корректор Малыгина И.В.

Технический редактор Малыгина Ю.Н.

Подписано в печать  04.06.08. Формат  60х84 1/16.

Усл. п. л. 10,06. Уч.-изд. л. 10,81

Печать – ризография, множительно-копировальный

аппарат   «RISO TR -1510»

Тираж 85 экз. Заказ 2008-42.

Издательство Алтайского государственного

технического университета

656038, г. Барнаул, пр-т Ленина, 46

Оригинал-макет подготовлен ИИО БТИ АлтГТУ

Отпечатано в ИИО БТИ АлтГТУ

659305, г. Бийск,  ул. Трофимова, 29

И.Н. Павлов, И.В. Космина

ИНЖЕНЕР ПО НАПРАВЛЕНИЮ ПОДГОТОВКИ

«ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ

ЭНЕРГОНАСЫЩЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ».

ВВЕДЕНИЕ В СПЕЦИАЛЬНОСТЬ

Допущено научно-методическим советом БТИ АлтГТУ
для внутривузовского использования в качестве
учебного пособия

по курсу «Введение в специальность»

для студентов специальностей 240706 «Автоматизированные
производства химических предприятий», 240702 «Химическая
технология полимерных композиций, порохов и твердых ракетных
топлив», 240701 «Химическая технология органических соединений азота», 240703 «Технология энергонасыщенных материалов
и изделий» всех форм обучения

Бийск

Издательство Алтайского государственного технического университета

им. И.И. Ползунова

2008

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

1 – с обыкновенной пулей к револьверу «Наган» калибра 7,62 мм;

2 – с обыкновенной пулей к пистолету ТТ калибра 7,62 мм;

3 – винтовочный с легкой пулей калибра 7,62 мм;

4 – винтовочный с тяжелой пулей калибра 7,62 мм;

5 – винтовочный с трассирующей пулей Т-46 калибра 7,62 мм;

6 – винтовочный с бронебойно-зажигательной пулей Т-46 калибра
7,62 мм; 7 – винтовочный с пристрелочно-зажигательной пулей ПЗ калибра 7,62 мм; 8 – с бронебойной пулей Б-30 калибра 12,7 мм;

9 – с бронебойно-зажигательной пулей Б-32 калибра 12,7 мм;

10 – с бронебойно-зажигательно-трассирующей пулей БЗТ-44 калибра 12,7 мм; 11 – с форсфорной бронебойно-зажигательной пулей БЗФ-46 калибра 12,7 мм; 12 – с пулей мгновенного действия МДЗ-3 калибра 12,7 мм; 13 – с бронебойно-зажигательной пулей Б-32 калибра 14,5 мм;

14 – с бронебойно-зажигательной пулей БС-41 калибра 14,5 мм

Рисунок 2.3 – Патроны

Рисунок 1.7 – Примеры представления некоторых задач

с помощью «черного ящика»

Спирт

Злаковая

культура

Теплоноситель

Речная

вода

Тепло

Источник

энергии

Бумага

Древесная масса

2

1

5

4

3

1 – Ф-1; 2 – РГ-42; 3 – РГД-33; 4 - РПГ-43; 5 – РПГ-40

Рисунок 2.7 – Ручные гранаты

1 – осколочная АО-2,5-2; 2 – осветительная САБ-3М;

3 – противотанковая кумулятивная ПТАБ-2,5-1,5;

4 – фугасная ФАБ-100

Рисунок 2.6 – Авиабомбы

4

3

2

1

7

6

5

4

3

2

1

10

9

8

1 – кумулятивный бронебойно-трассирующий снаряд калибра 76 мм;

2 – снаряд с осколочно-фугасной миной калибра 120 мм;

3 – зажигательная мина калибра 120 мм;

4 – осколочная мина калибра 82 мм; 5 – донный взрыватель МД-5;

6 – дымовая мина калибра 82 мм; 7 – фугасная мина калибра 160 мм

Рисунок 2.5 – Мины

6

7

5

4

3

2

1

1 – бронебойный снаряд; 2 – калиберный бронебойно-трассирующий каморный остроголовый;

3 – калиберный бронебойно-трассирующий каморный

тупоголовый с баллистическим наконечником;

4 – калиберный бронебойно-трассирующий сплошной с подрезами-локализаторами на корпусе и баллистическим наконечником;

5 – калиберный бронебойно-трассирующий с бронебойным

наконечником; 6 – дымовой цельнокорпусной;

7 – подкалиберный бронебойно-трассирующий катушечной формы; 8 – осколочный; 9 – фугасный; 10 – осколочно-фугасный

Рисунок 2.4 – Артиллерийские снаряды

 в

а – ракетный заряд к реактивному снаряду М-8 до 1943 г.;

б – ракетный заряд к реактивному снаряду М-8 1943–1945 гг.;

в – ракетная камера

Рисунок 2.2 – Реактивный снаряд

 а

 б

 б

 а

а – ракетный заряд к реактивному заряду М-13;

б – реактивный заряд М-13

Рисунок 2.1 – Реактивный заряд

Рисунок 1.5 – Оптимизация решения

Кривая С

Кривая А

Кривая В

Отличная

взаимосвязь

Нет

взаимосвязи

С

Степень уточнения

Затраты

Рисунок 1.4 – Характеристика инженерного дела

Формы,

удовлетворяющие

потребности

Физические

приборы,

устройства

и процессы

Запасы

Вселенной

(материалы,

энергия)

Используется

для разработки

способов

превращения

Определенная

точка

зрения

Определенное

умение

Определенный

объем

знаний

1 – граница, образуемая ложными ограничениями;

2 – граница, образуемая подлинными ограничениями;

3 – граница ограниченных знаний

Рисунок 1.6 – Пространство решений

3

2

1

Р

Рисунок 1.2 – Типовые задачи преобразования природных запасов, которые решает инженер

Система

переработки

Сталь

Руда

Производство

Хлебобулочные

изделия

Зерно,

вода

Ракетный двигатель

Практическое

 применение

Тепло

Сахарный завод

Сахар

Сахарный

тростник

Плотина

Водохранилище, используемое для производства электроэнергии

Нерегулируемое

течение реки

Рисунок 1.1 – Способности инженера

Используются в процессе решения задач, стоящих перед инженером

Объективность.

Умение спрашивать.

Профессиональный подход.

Отсутствие ограничений взглядов.

Творческая неудовлетворенность.

Чувство долга

1. Естественные и технические науки.

2. Инженерная технология.

3. Науки об обществе и человеке.

4. Прочие области знаний

1. Измерения.

2. Моделирование.

3. Математика.

4. Способы отображения (схемы, чертежи и т.д.).

5. Сопоставление заключений. Постановка экспертизы.

6. Умение эффективно работать с людьми.

7. Общение

Собственная точка зрения

Квалификация

Фактические знания

1 – нитраторы; 2 – разбавитель; 3 – фильтры; 4 – промывной аппарат; 5 – нейтрализатор; 6 – растворитель; 7 – кристаллизатор;

8 – дистилляторы; 9 – конденсаторы ацетона

Рисунок 2.15 – Технологическая схема получения ТЭНа

с периодическим отжимом отработанной кислоты

1 – нитратор; 2, 3 – емкости для кислотной смеси и глицерина;

4 – дозаторы; 5, 7, 10, 12, 13 – сепараторы; 6 – дополнительные сепараторы; 8 – разбавитель; 9, 11 – промывные аппараты;
14 – приемник нитроглицерина; 15 – аварийный чан;

16 – отстойные емкости

Рисунок 2.14 – Схема установки Биацци

1 – термостат; 2–4 – нитраторы; 5 – смеситель;

6 – баки для выдержки

Рисунок 2.13 – Технологическая схема производства октогена

1 – бак для охлаждения азотной кислоты; 2 – форнитратор;

3–8 – буферные нитраторы; 9, 10 – аппараты для окисления;

11–14 – аппараты для охлаждения; 15, 20 – фильтр-воронки;

16 –  приемник отработанной кислоты;

17, 19 – аппараты с мешалками; 18 – автоклавы

Рисунок 2.12 – Технологическая схема получения гексогена

1 –нагреватель; 2 – смеситель; 3 – реактор; 4 – холодильники;

5 – аппаратура предварительной разгонки; 6 – блок химической очистки; 7 – колонна для разгонки

Рисунок 2.10 – Схема установки парофазного нитрования

парафинов

1–3 – холодилькики; 4 – дистилляционная колонна для Мg2O4;

5 – теплообменник; 6 – нитратор; 7 – колонна для отгонки окислов азота; 8 – отбеливающая башня; 9 – скруббер; 10 – емкость для азотной кислоты; 11 – емкость для N2O4

Рисунок 2.11 – Установка нитрования в производстве нитроформа

1, 22 – вагонетки; 2 – лифт; 3 – плавитель; 4, 6, 8, 9, 10 – мерники;

5 – сульфуратор; 7, 12, 16, 17 – сборники; 11 – нитратор;

13 – отстойная воронка; 14, 18 – центрифуги; 15, 19 – декантаторы; 20 – сборник воды; 21 – барабанная сушилка.

Рисунок 2.9 – Технологическая схема получения пикриновой

кислоты из фенола

1 – нитраторы; 2 – сепараторы; 3 – смеситель;

4 – емкость для отработанной кислоты; 5 – промывные колонны;

6 – сушильная ванна; 7 – барабан для чешуирования тротила; 8 – весы

Рисунок 2.8 – Технологическая схема процесса получения тротила

Смотрите также


Генералов М.Б. Основные процессы и аппараты технологии промышленных взрывчатых веществ

Генералов М.Б. Основные процессы и аппараты технологии промышленных взрывчатых веществ

  • разное
  • djvu
  • 4.4 МБ
  • скачан 147 раз
  • добавлен 27.10.2009
М.: ИКЦ «Академкнига», 2004. – 397 с.

Рассмотрены свойства и структура промышленных взрывчатых материалов, факторы, определяющие технологическое оформление используемых процессов, требования к конструкциям и эксплуатации аппаратов. Особое место уделено вопросам использования взрывчатых материалов утилизированных боеприп...
Бажин В.Е., Питеркин Р.Н., Просвирнин Р.Ш. Из истории развития производства нитроглицерина в России

Бажин В.Е., Питеркин Р.Н., Просвирнин Р.Ш. Из истории развития производства нитроглицерина в России

  • разное
  • doc
  • 153 КБ
  • скачан 46 раз
  • добавлен 28.10.2011
Методические рекомендации по курсам «История отрасли» и «Введение в технологию энергонасыщенных материалов и изделий» для студентов специальностей 240706, 240701, 240702,
170140. - Бийск, БТИ АлтГТУ, 2007. - 20 с.

Рекомендации содержат сведения о производстве нитроглицерина на заводах России в XIX–XX вв.
Сугак Н.Ю. Способы уничтожения взрывчатых материалов. Химическое разложение взрывчатых веществ в кислотной и щелочной средах

Сугак Н.Ю. Способы уничтожения взрывчатых материалов. Химическое разложение взрывчатых веществ в кислотной и щелочной средах

  • разное
  • doc
  • 883 КБ
  • скачан 73 раза
  • добавлен 28.10.2011
Учебное пособие. - Бийск, БТИ АлтГТУ, 2007. - 63 с.

Настоящее учебное пособие предназначено для студентов специальности 240701 «Химическая технология органических соединений азота» и является практическим руководством при выполнении лабораторных работ по дисциплинам «Химическая технология энергоемких материалов» и «Тех...
Нет изображения

Осин А.И. Оборудование производств энергонасыщенных материалов

  • разное
  • doc
  • 15.77 МБ
  • скачан 148 раз
  • добавлен 04.11.2011
Учебное пособие / А.И. Осин, А.С. Пивоваров, Н.Н. Волкова; Алт. гос. техн. ун-т, БТИ. – Бийск: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 2010. – 94 с.

Учебное пособие содержит габаритные чертежи, сборочные чертежи, рабочие чертежи деталей, назначение и описание основных технологических машин и аппаратов производства некоторых спецв...
Нет изображения

Дементьева Д.И. и др. Введение в технологию энергонасыщенных материалов

  • разное
  • doc
  • 4.15 МБ
  • скачан 243 раза
  • добавлен 04.11.2011
Учебное пособие /Алт. гос. техн. ун-т, БТИ. Бийск: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 2009. - 254 с.

Учебное пособие включает три раздела.
В первом разделе рассмотрены общие сведения о взрывчатых веществах (ВВ), дана их классификация и взрывчатые свойства. Приведены сведения об элементах артиллерийского выстрела, средств...
Нишпал Г.А. Теория и практика взрывобезопасности энергоемких материалов

Нишпал Г.А. Теория и практика взрывобезопасности энергоемких материалов

  • разное
  • djvu
  • 3.06 МБ
  • скачан 72 раза
  • добавлен 28.10.2009
Настоящая монография посвящена вопросам (проблемам) обеспечения взрывопожаробезопасности при производстве и использовании взрывчатых материалов (ВМ) и изделий из них. Предлагается подробный анализ аварий, имевших место в практической работе с ВМ, указаны причины их возникновения. Рассматриваются основные принципы оценки риска пр...
Программа подготовки кинопиротехников

Программа подготовки кинопиротехников

  • программы
  • djvu
  • 12.01 МБ
  • скачан 85 раз
  • добавлен 04.03.2011
124 стр. Авторы ставили перед собой скромную задачу: ознакомить будущего кинопиротехника с рецептами изделий и технологией изготовления изделий, наиболее часто применяемых при кинопроизводстве и пиротехнической продукцией массового изготовления.
Данная «Программа» знакомит с наиболее часто встречающимися эффектами, применяем...
ГУВП. Черный порох

ГУВП. Черный порох

  • разное
  • djvu
  • 1.43 МБ
  • скачан 111 раз
  • добавлен 14.10.2010
Главное Управление Военной Промышленности (Г. У. В. П. ).
Извлечение из книги Фогта «Приготовление взрывчатых веществ».
Издание научно-технического совета 1925. -57 с.
Сырые материалы.
Уголь.
Селитра.
Сера.
Химическая часть (черный порох).
Специальная часть.
Изготовление черного пороха. Измель...
Емельянов А.А, Королев Д.В., др. Технологическое оборудование пиротехнического производства. Части 1 и 2

Емельянов А.А, Королев Д.В., др. Технологическое оборудование пиротехнического производства. Части 1 и 2

  • разное
  • pdf
  • 2.13 МБ
  • скачан 103 раза
  • добавлен 13.11.2010
Издание СПбГТИ(ТУ) кафедра высокоэнергетических процессов, 2001-2002 гг. , 39 и 29 стр., тираж 75 и 50 экз. Предназначены для студентов IV—VI курсов кафедры высокоэнергетических процессов. Даны схемы, технические характеристики и описания оборудования для подготовки, смешения и транспортировки компонентов пиротехнических составо...
Ипатьев А.В., Яглов В.Н. Дымообразующая способность веществ и материалов (физико-химические процессы, методы исследований, способы управления)

Ипатьев А.В., Яглов В.Н. Дымообразующая способность веществ и материалов (физико-химические процессы, методы исследований, способы управления)

  • разное
  • pdf
  • 2.95 МБ
  • скачан 60 раз
  • добавлен 17.08.2010
Монография. Белорусский республиканский фонд фундаментальных исследований. Минск: 2002, 75 с

О проблеме снижения дымообразующей способности материалов для отделки помещений
Методические аспекты исследования процессов дымообразования
Факторы дымообразования
Образование аэрозолей и классификация дымообразующих...