כתבה מקורית! אבק שריפה - מפלאי הכימיה

 

מאת: גבי שטיינהרדט

 

מבוא ורקע

אבק שריפה הוא חומר אשר אנו רואים בו כְמובָן מאליו.  למרות חוסר תשומת הלב היחסית הניתנת לרכיב זה, מהווה אבק השריפה את אחד הגורמים החשובים ביותר בתפקוד כלי הירייה ברמה מנגנונית ובליסטית.  בנוסף, תכונותיו הכימיות ופיסיקליות של אבק השריפה משפיעות על רמת הרתע הנוצר ומכאן ההשפעות מרחיקות לכת על תפקוד היורה.  כתבת הכרות זו סוקרת את החומר הנקרא אבק השריפה המשמש כגורם הודף קליעים בתחמישי נשק קל.

 

 

רקע והיסטוריה

אבק שריפה נתגלה במקרה ע"י הסינים הקדמונים בסביבות המאה השביעית או השמינית.  הם ניצלו את התרכובת החדשה ליצור זיקוקין והשתמשו בהם לצורכי שעשוע ועם הזמן גם לטקסים ושמחות.  בסביבות המאה האחת עשרה גילו הסינים כי ניתן לשגר חיצים באמצעות מנוע רקטה המורכב מאבק שריפה, ומשם הדרך קצרה הייתה להתפתחות כלי ירייה מבוססי אבק שריפה כשהראשון בהם היה תותח קטן.

למעשה, האלכימאים הסינים חיפשו את סם החיים אשר יבטיח אלמותיות ובאופן אירוני מצאו את התרכובת אשר נוטלת אותן.

 

 

אבק שריפה

אבק שריפה הוא שם כולל לקבוצת חומרים דליקים אשר בעת בעירתם הם משחררים לחלל האוויר אור, חום וגזים.  סוגים מסוימים של אבק שריפה יכולים בעת בעירה ליצור נפח גזים הגדול פי 3000 מהנפח המוצק של אבק השריפה, ולהגיע לטמפרטורות של 4000 מעלות צלזיוס.

ישנם הרבה מאד סוגים שונים של אבק שריפה בעלי תכונות שונות, והם משמשים למטרות מגוונות.

אבק שריפה בוער במהירות קבועה ומשחרר גזים בלחץ גבוה.  בכלי ירייה נרתמים הגזים להניע ולקדם במהירות קליעים דרך צינור שנקרא קנה.  כיום קיימות שתי קטגוריות עיקריות של אבק שריפה לכלי ירייה: אבק שריפה שחור (Black Powder) ואבק שריפה נטול עשן (Smokeless Powder).  אבק שריפה נטול עשן משמש כחומר הודף עיקרי בכלי ירייה מזה כמאה שנה.

 

· אבק שריפה שחור (Black Powder) -  חומר זה העשוי מחנקה, פחם וגפרית, משמש כיום כחומר הודף בכלי ירייה נטעני לוע.  אבק שריפה שחור יכול לגרום לאיכול הקנה והוא מייצר כמות גדולה של עשן לבן.  אבק שריפה שחור אינו יציב וכתחליף לו פותח אבק שריפה נטול עשן.

· אבק שריפה נטול עשן (Smokeless Powder) – חומר זה עשוי בעיקר מניטרוצלולוזה, אינו מייצר עשן בזמן בעירתו, והינו בעל יכול לפתח לחצים גבוהים ביותר.  יתרונות נוספים של חומר זה הם יציבות גבוהה יחסית בעת אחסון, מקדם איכול נמוך ושליטה גבוהה ביצור על קצב הבעירה העתידי שלו.  אבק שריפה נטול עשן מודרני מבוסס על ניטרוצלולוזה בלבד או תרכובת ניטרוצלולוזה וניטרוגליצרין.

 

 

קצב בעירה

אבק שריפה נטול עשןכל סוגי אבק השריפה המיוצרים כיום באופן תעשייתי מופקים בתהליך בו החומר הגולמי מעוצב למשטחים דקים, מעיין גיליונות.  משטחים אלו עוברים תהליך ממוכן בו הם נחתכים לגרגרים קטנים.  באופן כללי ניתן לומר כי קצב הבעירה של גרגר אבק שריפה הינו ביחס הפוך לעוביו.

קצב הבעירה של אבק השריפה נקבע ע"י הגודל, צורה, והבנה הגרגרים, בנוסף לציפוי שלעתים שמים על הגרגרים.  המטרה כעיקרון היא ליצר אבק שריפה אשר מקיים קצב בעירה נמוך בשלבים הראשונים של תהליך הבעירה אבל בשלב מסוים קצב הבעירה עולה לקראת השלבים האחרונים של תהליך הבעירה.

הסיבה מאחורי רצון זה לקצבי בעירה משתנים לאורך תהליך הבעירה  הוא שקצב בעירה נמוך בו לחץ הגזים הולך ונבנה באיטיות יחסית מביא לתחושת רתע נמוכה אצל היורה, ויש המתארים רתע כזה בתור "דחיפה".  קצב בעירה גבוה מביא למצב בו הרתע חזק ומהיר ובמקביל יש יורים המתארים רתע כזה בתור "מכה".

 

קצב בעירה נמדד לפי הפרמטרים הבאים:

· הדרגתיות – עליה בקצב הבעירה כאשר השלבים הראשונים איטיים והאחרונים מהירים.

· התכלות – בעירה מלאה באופן אחיד.

· פוטנציאל – האנרגיה של אבק השריפה המשתחררת כגזים.

 

ישנן מאות תרכובות ידועות של אבק שריפה המותאמות לכל סוג מצב וכלי ירייה.  כל יצרן מחליט באיזה סוג של אבק שריפה להשתמש וזו הסיבה שכאשר משתמשים בתחמושת אחידה מיצרנים שונים מקבלים בכל פעם ביצועים בליסטים שונים, התנהגות מנגנון שונה, רמת רתע אחרת, כמות פיח אחרת ועוד...  היצרנים הגדולים מנסים לשמור באופן אדוק על אותו סוג אבק שריפה (תרכובת, מבנה גרגרים, פוטנציאל, ועוד) על מנת שהיורים יוכלו לסמוך על כך שהתנהגות תחמושת מסוימת תהיה תמיד אותו דבר ועקבית לאורך השנים.

 

היצרן למעשה בונה אבק שריפה לפי מפרט תכונות מוגדר מראש שיבטיח התנהגות ותכונות רצויות.  כאשר בונים תרכובת אבק שריפה כלשהי, התכונות הרצויות הן:

· יחס גבוה בין מסה במצב מוצק לנפח גזי בעירה.

· מבנה גרגר אבק שריפה המותאם לקצב הבעירה הרצוי, והמאפשר שחרור גזים מבוקר ואחיד.

· עקביות בהתנהגות בעת בעירה (יציבות בליסטית).

 

 

אבק שריפה והמאבק בפשע

אחת מדרכי הזיהוי הפלילי היא ע"י חיפוש שרידי אבק שריפה (GSR-Gun Shot Residue) על ידי ובגדי חשודים בפשע, אולם שיטה זו נותנת לרוב אינדיקציה כי אדם ירה בכלי ירייה כלשהו, אך לא קושרת אותו לכלי ירייה ספציפי.

הפתרון לבעיה זו הומצא ע"י מדען בחברת 3M האמריקאית בתחילת שנות השבעים והוא מבוסס על הוספת דסקיות זיהוי קטנות וייחודיות (Taggant) לחומרי נפץ ואבק שריפה.  לוחיות אלו שורדות את תהליך הבעירה או פיצוץ וניתן באמצעותן לזהות היכן יוצר החומר,על ידי מי, מתי, למי נימכר ועוד.  בעת ירי נפלטות הדסקיות לכל עבר ונחות על הקורבן, יורה ואקדח.  בשיטה זו אין כל קושי לקשור שלשת גורמים אלו בצורה מדעית ומוכחת.   שיטת סימון זו עדיין לא נפוצה עקב סיבות פוליטיות, אבל עם הזמן נעשה בה שימוש רב בעיקר בחומרי נפץ וגם באבק שריפה.

 

 

סיכום

אבק שריפה הינו אחד הגורמים החשובים ביותר במערכת ירי.  כיום יש מעל למאה סוגי אבק שריפה הנפוצים ביצור תחמישי כלי ירייה וכל יצרן בוחר לעצמו באיזה סוג להשתמש.  בעוד יורים רבים מתרכזים במשקל הקליע של תחמיש מסוים ובביצועיו, הם פוסחים בתמימות על הדיון בסוג אבק השריפה שבתחמיש אשר לו השפעה מכרעת על ביצועי הקליע והתחמיש בתוף כלי הירייה, יותר מכל גורם אחר בכלי הירייה.

תחמיש עם קליע כבד יותר אינו תחמיש סטנדרטי שהחליפו לו רק את הקליע – הוא למעשה תחמיש שונה לחלוטין עם אבק שריפה שונה ולעיתים גם פיקה שונה.  התוצאה היא התנהגות בליסטית ומנגנונית אחרת.

 

עברו שנים רבות מאז שהסינים הקדמונים גילו את אבק השריפה.  כיום מיוצר אבק שריפה בתהליכים מדעיים מדויקים מאד ע"י כימאים המועסקים בחברות ידועות ומכובדות.  אבק שריפה הינו ללא ספק אחד מפלאי הכימיה המודרנית.

 

הערות ותגובות

אבק שריפה נטול עשן

 

 

Home


מסמך זה מוצג כמות שהוא ללא ערבות או אחריות, מפורשת או משתמעת, בהתייחס למידע הכלול בו.  המחבר/ים מסיר/ים כל אחריות, משתמעת או אחרת, מכל אדם המעוניין על דעת עצמו לפעול או להסתמך על תוכן מסמך זה.


כל הזכויות שמורות © 2003