Krutt, eksplosiv kjemisk forbindelse som kan forbrennes og utvikle gass uten tilførsel av luft eller andre oksidasjonsmidler enn de som finnes i kruttet.

Krutt brukes hovedsakelig ved utskytning av prosjektiler i skytevåpen (ildvåpen) og til rakettmotorbrensel.

I Kina ble svartkruttlignende blandinger brukt allerede for 2000 år siden til fyrverkeri. Kruttet ble kjent i Europa på begynnelsen av 1200-tallet; det er første gang omtalt av naturforskeren Roger Bacon, som kun så det som et middel til å lage «torden og lynglimt». Først på 1300-tallet forstod man å utnytte kruttet i skytevåpen, senere i raketter og bomber og etter hvert også som generelt sprengstoff i gruvedrift, veianlegg o.l.

I Norden er kruttet første gang nevnt i et dansk brev fra 1372.

I inhomogene krutt eller blandkrutt finnes oksygen bundet til et uorganisk salt, som regel nitrat eller perklorat. I homogene krutt eller gelkrutt er det kjemisk bundet til et brennbart stoff, f.eks. i form av salpetersyre-ester.

I disse typene blandes oksidasjonsmiddelet mekanisk med et brensel som også tjener som bindemiddel. Det eldste kruttet, svartkrutt, som består av 75 % kaliumnitrat, 15 % trekull og 10 % svovel, er eksempel på et blandkrutt. Svartkrutt ble tidligere laget i Norge ved Nitedals Krudtværk (Dyno Nobel ASA). Svartkrutt brukes fremdeles i fyrverkeri.

I moderne blandkrutt utgjøres brensel og bindemiddel av en polymer, f.eks. polysulfid, polyuretan eller polybutadien. De nevnte polymerene gir også et elastisk krutt, som bedre motstår termiske og mekaniske påkjenninger. Da polymerene dannes ved herding, kan kruttladninger fremstilles ved støping. Oksidasjonsmiddelet blandes inn i flytende fase. Derved kan mengden av oksidasjonsmiddel gjøres høy, bortimot 90 %, og man oppnår et energirikt krutt. For å redusere røykdannelse, som var et problem ved gamle kruttyper, brukes et ammonium-salt som oksidasjonsmiddel.

Blandkrutt brukes vesentlig til rakettmotorer. Det første norske blandkruttverket ble bygd 1979 av A/S Raufoss Ammunisjonsfabrikker (senere Nammo Raufoss AS).

Gelkrutt (av gelatin) ble utviklet på slutten av 1800-tallet. Det erstattet raskt svartkruttet fordi gelkrutt gir svært lite røyk (røyksvakt krutt) og ikke trekker til seg fuktighet.

Gelkrutt bygger på cellulose-nitrat (handelsnavn nitrocellulose), som fremstilles ved nitrering av cellulose, en naturlig polymer. Ved passende nitratinnhold kan cellulosenitrat løses og svelles i løsemidler. Videre knaing gir en plastisk deig, som formes til profilerte strenger i en presse. Strengene kappes opp til kruttkorn. Disse må til slutt vaskes og tørkes til løsemiddelet er fjernet. Kornene kan overflatebehandles slik at de brenner langsommere til å begynne med. Derved oppnås progressiv forbrenning gjennom kjemiske midler. Kruttypen kalles nitrocellulosekrutt og brukes i ildvåpen (håndvåpen og kanoner).

Cellulosenitrat kan også svelles (gelatineres) med glyserol-nitrat (handelsnavn nitroglyserin), som settes til cellulosenitrat rørt ut i vann. Fibrene suger opp glyserolnitratet. Det meste av vannet fjernes i en sentrifuge, og den våte massen knas og bearbeides på varme, roterende valser til det dannes en tørr og sammenhengende termoplastisk plate. Denne kan skjæres opp, eller presses varm til kruttstenger. Innholdet av glyserolnitrat er 25–50 %. Kruttypen kalles i Norge for ballistitt. Ballistitt brukes både i ildrør og raketter, i siste tilfelle er ladningene gjerne inhiberte. Kruttet fremstilles av Dyno Nobel ASA, sluttproduktet også av Nammo Raufoss AS.

En variant, støpt ballistitt, oppnås ved å la nitrocellulosekrutt ligge og svelle sammen med glyserolnitrat i en oppvarmet støpeform. Bare større rakettladninger fremstilles på denne måten.

Krutt omsettes gjennom deflagrasjon. Gassutviklingen bestemmes av brennflaten og brennhastigheten. Brennflaten er gitt av antall kruttkorn i ladningen og deres form. Jo mindre korn, jo større brennflate ved samme totalvekt. Rakettmotorer med fast drivstoff inneholder gjerne bare ett stort kruttkorn.

Kornformen avgjør brennflatens forandring under forbrenningen. Dersom den øker, kalles kornformen progressiv. Stort sett konstant brennflate gir nøytral karakteristikk, og minskende brennflate svarer til degressiv forbrenning. I rakettmotorer er det vanlig å dekke til enkelte områder av kruttoverflaten, slik at forbrenningen hindres lokalt (inhibering). Derved oppnås nye karakteristikker, f.eks. kan et korn brenne fra enden som en sigarett.

Eksplosjonsvarmen måles i nitrogenatmosfære med kalorimeterbombe. Ettersom det dannede vann kondenserer i bomben og gir fra seg varme, vil varmeutviklingen under bruk bli noe lavere. Eksplosjonsvarmen ligger i området 2,5–5 MJ/kg, og er altså bare omkring 1/10 av verdien for vanlige brensler.

Spesifikk kraft gir et uttrykk for kruttets arbeidsevne. Den måles ved å bestemme maksimaltrykket i en lukket bombe med kjent volum, og defineres som produktet av trykk og volum per kg kruttgass (størrelsen inngår i gassens tilstandsligning). For at målingen skal være korrekt, må gassen ikke tape varme, en forutsetning som er vanskelig å overholde eksperimentelt. Ofte angis derfor bare relative verdier. Spesifikk kraft ligger i området 0,6–1,2 MJ/kg.

Spesifikk impuls gir et mål for omdannelsen av kruttets varmeenergi til kinetisk energi ved ekspansjon i en dyse. Den har dimensjon av hastighet og er lik eller ligger i nærheten av kruttgassens utstrømningshastighet fra dysen. Spesifikk impuls bestemmes ved å forsyne en bombe med dyse (simulert rakettmotor) og måle skyvkraften under forbrenningen (spesifikk impuls er lik produktet (integralet) av kraft og tid dividert med kruttmassen). For standard forhold, dvs. 70 bar (7000 kPa) motortrykk og ekspansjon til 1 bar (100 kPa), ligger spesifikk impuls i området 1,8–2,5 km/s. Dette svarer til energi på 1,5–3 MJ/kg.

Brennhastigheten (r) avhenger av trykket (p). Sammenhengen uttrykkes vanligvis gjennom formelen r = a + b · pn, der a, b og n er konstanter, den siste ikke større enn 1. Ved grovere tilnærmelser settes a = 0 eller n = 1. Brennhastigheten ligger i området 1–100 mm/s ved 20 °C og 100 bar (10 000 kPa). Dens avhengighet av temperaturen er også en viktig egenskap ved kruttet. Brennhastigheten vil gjennomgående øke med kruttets energiinnhold. Det er mulig å sette til katalysatorer som øker brennhastigheten generelt eller bare i et visst trykkområde.

Brennhastigheten kan måles som brenntiden for en inhibert kruttstreng av kjent lengde. Brenningen skjer i inert atmosfære i en trykkbombe (Crawford-bombe) med stor utjevningstank, slik at trykket holder seg konstant under forsøket. Brennhastigheten kan også bestemmes i lukket bombe med økende trykk under forbrenningen, eller i ventilert bombe med varierende trykk, gjennom å måle trykket som funksjon av tiden. De to siste metodene krever at kruttkornenes formkarakteristikk er kjent.

Foreslå endringer i tekst

Foreslå bilder til artikkelen

Kommentarer

Har du spørsmål til artikkelen? Skriv her, så får du svar fra fagansvarlig eller redaktør.

Du må være logget inn for å kommentere.