КАРТА САЙТА
  ПОИСК
полнотекстовый поиск
ФОРУМ ВИДЕО
ИГРЫ: НОВЫЕ    0-9 A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z А-В Г-З И-М Н-П Р-Я

ОРУЖЕЙНАЯ ПАЛАТА

Автор материала:
Александр Домингес
Опубликовано в журнале
«Лучшие компьютерные игры»
№5 (114) май 2011
вид для печати

Взрывчатые вещества

— Это — сила, понимаешь? Сила, заключенная в материи. Материя обладает чудовищной силой. Я... я на ощупь чувствую, что в ней все так и кишит... И сдерживается-то все это... невероятным усилием. Стоит расшатать изнутри — и бац! — распад. Все — взрыв.

Карел Чапек, «Кракатит»

Полусумасшедший гений-химик инженер Прокоп дал в этом эпиграфе очень точное, хотя и своеобразное определение взрывчатых веществ. Об этих веществах, во многом определивших развитие человеческой цивилизации, мы и поговорим в настоящей статье. Разумеется, речь пойдет не только о военном использовании взрывчатки — сфера ее применения настолько широка, что совершенно не укладывается в какое-то шаблонное «от и до». Нам с вами предстоит разобраться в том, что такое взрыв, познакомиться с видами взрывчатых веществ, вспомнить историю их появления, развития и совершенствования. Не останутся в стороне и курьезные или просто интересные сведения обо всем, что связано с взрывами.

Впервые в моей авторской практике я вынужден сделать предупреждение — никаких рецептов изготовления взрывчатых веществ, описаний технологии и компоновочных схем взрывных устройств в статье не будет. Надеюсь на понимание.

Пользуясь случаем, хочу порекомендовать моим читателям одну из моих любимейших книг, представленную в статье эпиграфами, — роман Карела Чапека «Кракатит», великолепный гимн любви и органической химии.

Что такое взрыв?

— А вот и взрыв в Гроттупе, — сказал старичок: на картинке — клубы розового дыма, выброшенные серно-желтым пламенем высоко вверх, до самого обреза; в дыму и пламени жутко висят разорванные человеческие тела. — Погибло при этом взрыве больше пяти тысяч человек. Великое было несчастье, — вздохнул старичок. — Это моя последняя картинка.

Карел Чапек, «Кракатит»

Ответ на этот, казалось бы, очень простой вопрос не так прост, как может показаться на первый взгляд. Наиболее общего и точного определения взрыва не существует вплоть до сегодняшнего дня. Академические справочники и энциклопедии дают весьма расплывчатое определение вида «неуправляемый быстропротекающий физико-химический процесс с выделением значительной энергии в небольшом объеме». Слабость этой дефиниции состоит в том, что не указаны никакие количественные критерии.

Международный знак «Осторожно! Взрывчатое вещество». Лаконично и предельно понятно.

Объем, количество выделенной энергии и время протекания — все эти величины можно, разумеется, привести к понятию «минимальной удельной мощности», кое и определит границу, выше которой процесс можно считать взрывным. Но так уж получилось, что подобная точность определений никому толком и не требуется — у военных, геологов, пиротехников, физиков-ядерщиков, астрофизиков, технологов существуют собственные критерии взрыва. У артиллериста попросту не возникнет вопрос, считать ли результат срабатывания осколочно-фугасного снаряда взрывом, а астрофизик при подобном вопросе относительно сверхновой звезды вообще недоуменно пожмет плечами.

Взрывы различаются физической природой источника энергии и способом ее освобождения. Чтобы выделить интересующие нас химические взрывы, давайте попробуем разобраться в том, какими взрывы еще бывают.

Термодинамический взрыв — довольно большая категория быстропротекающих процессов с выделением тепловой или кинетической энергии. К примеру, если повышать давление газа в герметичном сосуде, то рано или поздно сосуд разрушится и произойдет взрыв. А если герметичный сосуд с перегретой жидкостью под давлением быстро открыть, то взрыв произойдет из-за сброса давления, мгновенного вскипания жидкости и образования ударных волн.

Кинетический взрыв — преобразование кинетической энергии движущегося материального тела в тепловую энергию при резком торможении. Падение болида на Землю — это вполне характерный пример кинетического взрыва. Удар болванки бронебойного снаряда в броню танка тоже можно было бы считать кинетическим взрывом, но здесь все несколько сложнее — взрывной характер взаимодействия обеспечивается не только сугубо тепловым эффектом удара. Свободные электроны в металле снаряда, движущиеся с той же скоростью, при резком торможении продолжают двигаться по инерции, формируя огромные токи в проводнике.

Разрушение 4-го энергоблока Чернобыльской АЭС — типичный термодинамический взрыв.

Электрический взрыв — выделение тепловой энергии при прохождении так называемых «ударных» токов в проводнике. Здесь взрывной характер процесса определяется сопротивлением проводника и величиной проходящего тока. К примеру, конденсатор емкостью 100 мкФ, заряженный до 300 В, накапливает энергию 4,5 Дж. Если замкнуть клеммы конденсатора тонкой проволочкой, эта энергия выделится на проволочке в виде тепловой за десятки микросекунд, развив мощность в десятки и даже сотни киловатт. При этом проволочка, разумеется, испарится — то есть произойдет взрыв. Электрическим взрывом можно считать и разряд молнии в грозу.

Ядерный взрыв — это процесс высвобождения внутриядерной энергии атомов при неуправляемых ядерных реакциях. Здесь энергия выделяется не только в виде тепла — спектр излучения в электромагнитном диапазоне при ядерном взрыве поистине колоссален. Кроме того, энергия ядерного взрыва уносится осколками деления или продуктами синтеза, быстрыми электронами и нейтронами.

Понятие взрыва у астрофизиков непредставимо с позиции земных масштабов — здесь речь идет о выделении энергии в таких количествах, какие человечество наверняка не добудет за весь период своего существования. Благодаря взрывам сверхновых звезд первого и второго поколения, вызвавшим выброс тяжелых элементов, появилась Солнечная система, на третьей планете которой смогла зародиться жизнь. А если вспомнить теорию Большого Взрыва, можно с уверенностью сказать, что не только земная жизнь, но и вся наша вселенная обязана своим существованием взрыву.

Химический взрыв

Термохимии не существует. Де-струк-ция. Деструктивная химия, вот что. Это грандиозная штука, Томеш, с чисто научной точки зрения.

Карел Чапек, «Кракатит»

Ну вот, теперь мы, похоже, определились с теми видами взрывов, которые в дальнейшем рассматривать не будем. Перейдем к интересующему нас предмету — широко известным химическим взрывам.

Стотонный тестовый химический взрыв на ядерном полигоне в Аламогордо.

Химический взрыв — это процесс преобразования внутренней энергии молекулярных связей в тепловую энергию при быстром и неуправляемом протекании химических реакций. Но в этом определении мы обнаруживаем ту же проблему, что и с определением взрыва вообще, — единого мнения о том, какие химические процессы можно считать взрывом, не существует.

На взгляд большинства специалистов, наиболее жесткий критерий химического взрыва — это распространение реакции за счет процесса детонации, а не дефлаграции.

Детонация — это сверхзвуковое распространение фронта сжатия с сопутствующей экзотермической реакцией в веществе. Механизм детонации состоит в том, что в результате начала химической реакции выделяется большое количество тепловой энергии и газообразных продуктов под большим давлением, отчего образуется ударная волна. При прохождении ее фронта в веществе происходит скачок уплотнения и резко поднимается температура (в физике это явление описывается адиабатическим процессом), инициирующая дальнейшую химическую реакцию. Таким образом, детонация — это самоподдерживающийся механизм максимально быстрого (лавинного) вовлечения вещества в химическую реакцию.

Воспламенение спичечной головки происходит в тысячи раз медленнее, чем самый медленный взрыв.

На заметку: скорость детонации — одна из важнейших характеристик взрывчатого вещества. Для твердых взрывчаток она колеблется от 1,2 км/с до 9 км/с. Чем выше скорость детонации, тем выше давление в зоне уплотнения и эффективность действия взрыва.

Дефлаграция — дозвуковой окислительно-восстановительный процесс, при котором фронт реакции перемещается за счет теплопередачи. То есть речь идет о всем известном процессе горения восстановителя в окислителе. Скорость распространения фронта горения определяется не только теплотворной способностью реакции и эффективностью теплопередачи в веществе, но и механизмом доступа окислителя в зону реакции.

Но и здесь не все однозначно. К примеру, мощная струя горючего газа в атмосфере будет гореть достаточно сложным образом — не только по поверхности газовой струи, но и в той части объема, куда из-за струйного эффекта будет всасываться воздух. При этом возможны и детонационные процессы — своеобразные «хлопки» со срывом факела пламени.

Это интересно: лаборатория горения НИИ физики, где я когда-то работал, больше двух лет билась над задачей управляемой детонации водородного факела. В те времена ее в шутку называли «Лаборатория горения и, если удастся, взрыва».

Из всего сказанного следует сделать один важный вывод — существуют самые различные сочетания процессов горения и детонации и переходы в ту или иную сторону. По этой причине для простоты к химическим взрывам обычно относят различные быстропротекающие экзотермические процессы без уточнения их характера.

Необходимая терминология

— Что вы, какие там цифры! Первый опыт... пятьдесят процентов крахмала... и крешер разлетелся вдребезги; один инженер и два лаборанта... тоже вдребезги. Не верите? Опыт второй: блок Трауцля, девяносто процентов вазелина, и — бум! Снесло крышу, убит один рабочий; от блока остались одни шкварки.

Карел Чапек, «Кракатит»

Защитный костюм сапера. В нем производится обезвреживание взрывных устройств неизвестной конструкции.

Прежде чем мы с вами перейдем к непосредственному знакомству с взрывчатыми веществами, следует немного разобраться в некоторых понятиях, связанных с этим классом химических соединений. Все вы наверняка слышали термины «фугасный заряд» и «бризантные ВВ». Давайте разберемся, что они означают.

Фугасность — наиболее общая характеристика взрывчатого вещества, определяющая меру его разрушающей эффективности. Фугасность напрямую зависит от количества выделяемых при взрыве газообразных продуктов.

При численной оценке фугасности используются разные методики, самая известная из которых — проба Трауцля. Испытание проводится путем подрыва заряда массой 10 грамм, размещенного в герметично закрытом свинцовом контейнере цилиндрической формы (его иногда называют бомбой Трауцля). При взрыве контейнер раздувается. Разница между его объемами до и после взрыва, выраженная в кубических сантиметрах, и есть мера фугасности. Зачастую используют так называемую сравнительную фугасность, выраженную как отношение полученных результатов к результатам подрыва 10 грамм кристаллического тротила.

На заметку: сравнительную фугасность не следует путать с тротиловым эквивалентом — это абсолютно разные понятия.

Такие разрывы оболочки свидетельствуют о малой бризантности заряда.

Бризантность — способность взрывчатых веществ производить при взрыве дробление твердой среды в непосредственной близости к заряду (несколько его радиусов). Эта характеристика зависит в первую очередь от физического состояния взрывчатки (плотность, однородность, степень измельчения). С увеличением плотности бризантность возрастает одновременно с возрастанием скорости детонации.

Бризантность можно регулировать в широких пределах путем смешивания взрывчатого вещества с так называемыми флегматизаторами — химическими соединениями, неспособными к взрыву.

Для измерения бризантности в большинстве случаев используется косвенная проба Гесса, при которой заряд массой 50 грамм устанавливают на свинцовом цилиндре определенной высоты и диаметра, подрывают, а затем измеряют высоту обжатого взрывом цилиндра. Разница между высотами цилиндра до и после взрыва, выраженная в миллиметрах, и есть мера бризантности.

Однако проба Гесса не подходит для испытания взрывчатки с высокой бризантностью — заряд в 50 грамм попросту разрушает свинцовый цилиндр до основания. Для таких случаев используется бризантометр Каста с медным цилиндром, называемым крешером.

Такой взрыв очень эффектен, но, как правило, неэффекти-
вен — слишком много энергии ушло на нагрев дымового облака.

На заметку: фугасность и бризантность — это величины, не связанные между собой. Когда-то, в ранней юности, я увлекался химией взрывчатых веществ. И однажды полученные мной несколько грамм перекиси ацетона самопроизвольно сдетонировали, разрушив фаянсовый тигель до состояния мельчайшей пыли, покрывшей тонким слоем стол. Я в это время находился буквально в метре от взрыва, но нисколько не пострадал. Как видите, перекись ацетона имеет превосходную бризантность, но низкую фугасность. Такое же количество взрывчатого вещества с высокой фугасностью могло бы привести к баротравме и даже контузии.

Чувствительность — характеристика, определяющая вероятность взрыва при каком-то определенном воздействии на взрывчатое вещество. Чаще всего эту величину представляют в виде минимального значения воздействия, которое приводит к гарантированному взрыву в некоторых стандартных условиях.

Существует множество различных методик определения той или иной чувствительности (удар, трение, нагрев, искровой разряд, прострел, детонация). Все эти виды чувствительности чрезвычайно важны для организации безопасного производства, транспортировки и применения взрывчатых веществ.

Это интересно: рекорды чувствительности принадлежат очень простым химическим соединениям. Иодид азота (он же нитрид трииода) I3N в сухом виде детонирует от вспышки света, от проведения перышком, от слабого надавливания или нагревания, даже от громкого звука. Это, пожалуй, единственная взрывчатка, детонирующая от альфа-излучения. А кристалл триоксида ксенона — самого стабильного из оксидов ксенона — способен детонировать от собственного веса, если его масса превышает 20 мг.

Сварка взрывом дает такую картину шва на срезе. Хорошо видна волно-
образная структура, образованная стоячей ударной волной в деталях.

Чувствительность к детонации выделяют в особый термин — восприимчивость, то есть способность заряда взрывчатого вещества к взрыву при воздействии на него факторов взрыва другого заряда. Чаще всего восприимчивость выражают в массе фульмината ртути, необходимой для гарантированного подрыва заряда. К примеру, для тринитротолуола восприимчивость равна 0,15 г.

Есть еще одно весьма важное понятие, связанное с взрывчатыми веществами, — критический диаметр. Это наименьший диаметр цилиндрического заряда, при котором возможно распространение процесса детонации.

Если диаметр заряда меньше критического, то детонация либо не возникает вообще, либо затухает по мере продвижения ее фронта вдоль цилиндра. Следует отметить, что скорость детонации определенного взрывчатого вещества далеко не постоянна — с увеличением диаметра заряда она возрастает до значения, характерного для данного взрывчатого вещества и его физического состояния. Диаметр заряда, при котором скорость детонации становится постоянной, называется предельным диаметром.

Критический диаметр детонации обычно определяют путем подрыва модельных зарядов длиной не менее пяти диаметров заряда. Для бризантных взрывчаток он обычно составляет несколько миллиметров.

Боеприпасы объемного взрыва

Человечество познакомилось с объемным взрывом задолго до создания первого взрывчатого вещества. Мучная пыль на мельницах, угольная пыль в шахтах, микроскопические растительные волокна в воздухе мануфактур — это горючие аэрозоли, при определенных условиях способные к детонации. Достаточно было одной искры — и огромные помещения рассыпались как карточные домики от чудовищного взрыва практически невидимой глазом пыли.

Объемный взрыв внутри автомобиля приводит к таким последствиям.

Такое явление рано или поздно должно было привлечь внимание военных — и, конечно же, привлекло. Существует вид боеприпасов, который использует распыление горючего вещества в виде аэрозоля и подрыв полученного газового облака — боеприпасы объемного взрыва (иногда называемые термобарическими боеприпасами).

Принцип действия объемно-детонирующей авиабомбы состоит в двухступенчатом подрыве — сначала один заряд взрывчатки распыляет горючее вещество в воздухе, затем второй заряд детонирует образовавшуюся топливно-воздушную смесь.

У объемного взрыва есть немаловажная особенность, отличающая его от детонации сосредоточенного заряда, — взрыв топливо-воздушной смеси имеет гораздо больший фугасный эффект, чем у классического заряда той же массы. Более того, при увеличении размеров облака фугасность возрастает нелинейно. Объемно-детонирующие авиабомбы большого калибра могут создать взрыв, сравнимый по энергетике с тактическим ядерным зарядом малой мощности.

Основной поражающий фактор объемного взрыва — это ударная волна, поскольку бризантное действие здесь неотличимо от нуля.

Сведения о термобарических боеприпасах, искаженные до неузнаваемости безграмотными журналистами, приводят знающего человека в праведную ярость, а несведущего — в панический ужас. Фантазерам от журналистики мало того, что авиабомбу объемной детонации они обозвали нелепым термином «вакуумная бомба». Они следуют указаниям Йозефа Геббельса и нагромождают настолько дикую чушь, что некоторые в нее верят.

Испытание термобарического взрывного устройства. Похоже, до боевого образца ему еще очень далеко.

«...Принцип действия этого ужасного оружия, приближающегося по мощности к ядерной бомбе, основан на своего рода взрыве наоборот. При взрыве этой бомбы происходит мгновенное сжигание кислорода, образуется глубокий вакуум, более глубокий, чем в открытом космосе. Все окружающие предметы, люди, машины, животные, деревья мгновенно втягиваются в эпицентр взрыва и, сталкиваясь, превращаются в порошок...»

Согласитесь, одно только «сжигание кислорода» явно свидетельствует о «трех классах и двух коридорах». А «вакуум, более глубокий, чем в открытом космосе» недвусмысленно намекает на то, что автор этой писанины не подозревает о наличии в воздухе 78% азота, совершенно непригодного для «сжигания». Вот разве что безудержная фантазия, сыплющая в эпицентр (sic!) людей, животных и деревья, вызывает невольное восхищение.

Классификация взрывчатых веществ

— Все — взрывчатое вещество... стоит только как следует взяться.

Карел Чапек, «Кракатит»

Да, это тоже взрыв-чатые вещества. Но мы их обсуждать не будем, а просто полюбуемся.

Химия и технология взрывчатых веществ до сегодняшнего дня считается областью знаний с жестко ограниченным доступом к информации. Такое положение вещей неизбежно приводит к множеству самых разнообразных формулировок и определений. И именно по этой причине специальная комиссия ООН приняла в 2003 году «Систему классификации и маркировки химической продукции», согласованную на глобальном уровне. Ниже приведено определение взрывчатых веществ, взятое из этого документа.

Взрывчатое вещество (или смесь) — твердое или жидкое вещество (или смесь веществ), которое само по себе способно к химической реакции с выделением газов при такой температуре и таком давлении и с такой скоростью, что это вызывает повреждение окружающих предметов. Пиротехнические вещества включаются в эту категорию даже в том случае, если они не выделяют газов.

Пиротехническое вещество (или смесь) — вещество или смесь веществ, которые предназначены для производства эффекта в виде тепла, огня, звука или дыма или их комбинации в результате самоподдерживающихся экзотермических химических реакций, протекающих без детонации.

Таким образом, в категорию взрывчатых веществ по традиции включаются и всевозможные пороховые составы, способные к горению без доступа воздуха. Более того, к этой же категории относятся те самые петарды, которыми так любит радовать себя народ в новогоднюю ночь. Но ниже мы поговорим о «настоящих» взрывчатках, без которых не мыслят своего существования военные, строители и горняки.

Взрывчатые вещества классифицируются по нескольким принципам — состав, физическое состояние, форма работы взрыва, область применения.

Состав

Существуют два больших класса взрывчатых веществ — индивидуальные и композитные.

Индивидуальные представляют собой химические соединения, способные к внутримолекулярному окислению. При этом молекула вовсе не должна содержать в своем составе кислород — достаточно, чтобы одна часть молекулы передала электрон другой ее части с положительным тепловым выходом.

Энергетически молекулу такого взрывчатого вещества можно представить как шарик, лежащий в углублении на вершине горы. Он будет спокойно лежать до передачи ему некоторого сравнительно небольшого импульса, после чего скатится по склону горы, выделив при этом энергию, значительно превышающую затраченную.

Фунт тротила в заводской упаковке и аммоналовый заряд массой 20 килограмм.

К индивидуальным взрывчатым веществам относятся тринитротолуол (он же тротил, тол, ТНТ), гексоген, нитроглицерин, фульминат ртути (гремучая ртуть), азид свинца.

Композитные состоят из двух и более веществ, не связанных между собой химически. Иногда компоненты таких взрывчаток сами по себе не являются способными к детонации, а проявляют эти свойства при реакции между собой (обычно речь идет о смеси окислителя и восстановителя). Характерный пример такого двухсоставного композита — оксиликвит (пористое горючее вещество, пропитанное жидким кислородом).

Композиты могут состоять и из смеси индивидуальных взрывчатых веществ с добавками, регулирующими чувствительность, фугасность и бризантность. Такие добавки могут как ослаблять взрывные характеристики композитов (парафин, церезин, тальк, дифениламин), так и усиливать их (порошки различных химически активных металлов — алюминия, магния, циркония). Кроме того, существуют стабилизирующие добавки, увеличивающие срок хранения готовых взрывных зарядов, и кондиционные, доводящие взрывчатое вещество до требуемого физического состояния.

В связи с развитием и распространением мирового терроризма ужесточились требования к контролю над взрывчатыми веществами. В состав современных взрывчаток в обязательном порядке вводятся химические маркеры, обнаруживаемые в продуктах взрыва и однозначно указывающие на производителя, а также пахучие вещества, помогающие в обнаружении взрывных зарядов служебными собаками и приборами газовой хроматографии.

Физическое состояние

Американская бомба BLU-82/B содержит 5700 кг аммонала. Это одна из самых мощных неядерных бомб.

Эта классификация весьма обширна. Она включает в себя не только три состояния вещества (газ, жидкость, твердое тело), но и всевозможные дисперсные системы (гели, суспензии, эмульсии). Типичный представитель жидких взрывчатых веществ — нитроглицерин — при растворении в нем нитроцеллюлозы превращается в гель, известный как «гремучий студень», а при смешивании этого геля с твердым абсорбентом образуется твердый динамит.

Так называемые «гремучие газы», то есть смеси водорода с кислородом или хлором, практически не используются ни в промышленности, ни в военном деле. Они крайне нестабильны, обладают исключительно высокой чувствительностью и не позволяют производить точное взрывное воздействие. Существуют, однако, так называемые боеприпасы объемного взрыва, к которым военные проявляют большой интерес. Они не попадают в категорию газообразных взрывчатых веществ, но достаточно близки к ней.

Большинство современных промышленных составов — водные суспензии композитов, состоящих из аммиачной селитры и горючих компонентов. Такие составы очень удобны для транспортировки к месту проведения взрывных работ и заливки в шпуры. А широко распространенные составы Шпренгеля хранятся раздельно и готовятся непосредственно на месте применения в необходимом количестве.

Взрывчатые вещества военного применения, как правило, твердые. Всемирно известный тринитротолуол плавится без разложения и потому позволяет создавать монолитные заряды. А не менее известные гексоген и ТЭН при плавлении разлагаются (иногда с взрывом), поэтому заряды из таких взрывчатых веществ формируются прессованием кристаллической массы во влажном состоянии с последующим высушиванием. Аммониты и аммоналы, используемые при снаряжении боеприпасов, обычно гранулируют для облегчения засыпки.

Форма работы взрыва

Эту классификацию, пожалуй, можно считать самой важной с точки зрения практического применения. Она подразумевает деление взрывчатых веществ на инициирующие (первичные) и бризантные (вторичные).

Очищенная гремучая ртуть чем-то напоминает мартовские сугробы.

Для обеспечения безопасности хранения и применения промышленные и боевые заряды должны формироваться из малочувствительных взрывчатых веществ — чем ниже их чувствительность, тем лучше. А для подрыва этих зарядов используются заряды, достаточно небольшие для того, чтобы их самопроизвольный подрыв при хранении не нанес значительного ущерба. Типичный пример такого подхода — наступательная граната РГД-5 с запалом УЗРГМ .

Инициирующими называют индивидуальные или смесевые взрывчатые вещества, имеющие высокую чувствительность к простым воздействиям (удар, трение, нагрев). От таких веществ требуется выделение энергии, достаточное для запуска детонационного процесса бризантных взрывчаток — то есть высокая инициирующая способность. Кроме того, они должны обладать хорошей сыпучестью и прессуемостью, химической стойкостью, совместимостью с вторичными взрывчатыми веществами.

Инициирующие взрывчатые вещества используются в специальной конструкции — так называемых капсюлях-детонаторах и капсюлях-воспламенителях. Они есть везде, где нужно произвести взрыв. И они не подлежат делению на «военные» и «гражданские» — способ использования бризантной взрывчатки не играет здесь решительно никакой роли.

Это интересно: производные тетразола применяются в автомобильных подушках безопасности как источник взрывного выделения газообразного азота. Как видите, взрыв может не только убить, но и спасти жизнь.

Вот так — чешуйками — выглядел тринитротолуол, полученный
Генрихом Кастом.

В качестве примеров инициирующих взрывчатых веществ можно привести гремучую ртуть, азид свинца и тринитрорезорцинат свинца. Однако в настоящее время активно ищутся и внедряются инициирующие взрывчатые вещества, не содержащие тяжелых металлов. В качестве экологически безопасных рекомендованы составы на основе нитротетразола в комплексе с железом. А аммиачные комплексы перхлората кобальта с производными тетразола детонируют от лазерного луча, подводимого по оптоволокну. Такая технология исключает случайную детонацию при накоплении статического заряда и существенно повышает безопасность проведения взрывных работ.

Бризантные взрывчатые вещества, как уже было сказано, отличаются низкой чувствительностью. В качестве индивидуальных и смесевых составов широко используются различные нитросоединения. Кроме привычного и известного всем тротила можно вспомнить нитроамины (тетрил, гексоген, октоген), сложные эфиры азотной кислоты (нитроглицерин, нитрогликоль), нитраты целлюлозы.

Это интересно: отслужив верой и правдой взрывникам всех мастей сто лет, тринитротолуол сдает позиции. Во всяком случае, в США при выполнении взрывных работ он не используется с 1990 года. Причина кроется во все тех же экологических соображениях — продукты взрыва тротила очень токсичны.

Бризантные взрывчатые вещества используют для снаряжения артиллерийских снарядов, авиабомб, торпед, боевых частей ракет различных классов, ручных гранат — словом, военное применение их необозримо.

Следует вспомнить и о ядерном оружии, где для перевода сборки в надкритическое состояние используется химический взрыв. Однако здесь слово «бризантные» следует употреблять с осторожностью — от имплозионных линз требуется как раз малая бризантность при большой фугасности, чтобы сборку сжало, а не раздробило взрывом. Для этой цели используется боратол (смесь тротила с нитратом бария) — состав с большим газовыделением, но невысокой скоростью детонации.

Мемориал Crazy Horse, воз-
водимый в Южной Дакоте и посвященный индейскому вождю Неистовому Коню, высечен из цельной скалы
при помощи взрывчатки.
Неофициальное название авиа-
бомбы GBU-43/B — Mother Of All Bombs. На момент создания она была крупнейшей неядерной бомбой в мире и содержала 8.5 тонны взрывчатки.

Это интересно: мемориал Crazy Horse, возводимый в штате Южная Дакота в честь легендарного военного вождя индейского племени оглала, изготавливается с помощью взрывчатых веществ.

Бризантные заряды используются в ракетно-космической технике для разделения конструкционных элементов ракет-носителей и космических аппаратов, выброса и отстрела парашютов, аварийного выключения двигателей. Авиационная автоматика тоже не обошла их вниманием — отстрел фонаря кабины истребителя перед катапультированием производится малыми бризантными зарядами. А в вертолете Ми-28 такие заряды выполняют сразу три функции при аварийном покидании вертолета — отстрел лопастей, сброс дверей кабины и надув предохранительных камер, расположенных ниже уровня двери.

Значительное количество бризантных взрывчатых веществ расходуется в горном деле (вскрышные работы, добыча полезных ископаемых), в строительстве (подготовка котлованов, разрушение скальных пород и ликвидируемых строительных конструкций), в промышленности (сварка взрывом, упрочняющая импульсная обработка металлов, штамповка).

Пластит или пластид?

Скажу честно: и та и другая форма «народно-журналистского» названия пластичного взрывчатого компаунда Composition C-4 вызывают у меня примерно те же чувства, что и «эпицентр взрыва вакуумной бомбы».

Впрочем, почему именно С-4? Нет, пластит — это взрывчатка чудовищной разрушительной силы, следы которой непременно находят во взорванных террористами аэропортах, школах и больницах. Ни один уважающий себя террорист даже пальцем не прикоснется к толу или аммоналу — это детские игрушки по сравнению с пластитом, один спичечный коробок которого превращает автомобиль в огненный шар, а килограмм разносит в хлам многоэтажный дом.

Воткнуть детонаторы в мягкие брикеты С-4 — дело нехитрое. Такой и должна быть военная взрывчатка — простой и надежной.

Но что же такое тогда «пластид»? А, так это название той же самой сверхмощной взрывчатки террористов, но написанное человеком, который желает показать, что он «в теме». Дескать, «пластит» пишут малограмотные невежды. И вообще это какой-то глагол третьего лица в настоящем времени. Правильно писать «пластид».

Ну вот, теперь, когда я излил накопившуюся желчь, поговорим серьезно. Ни пластита, ни пластида в понимании взрывчатки не существует. Еще до Второй мировой войны появился целый класс пластичных взрывчатых составов — чаще всего на основе гексогена или октогена. Создавались эти составы для гражданских технических работ. Попробуйте, к примеру, закрепить несколько тротиловых шашек на вертикальной двутавровой балке, которую надо разрушить. И не забудьте, что подорвать их следует синхронно, с точностью до долей миллисекунды. А с пластичными составами все гораздо проще — облепил балку веществом, похожим на твердый пластилин, воткнул в него пару-тройку электродетонаторов по периметру — и дело в шляпе.

Уже потом, когда оказалось что пластичные взрывчатые вещества очень удобны при размещении, ими заинтересовались американские военные и насоздавали себе десятки разных составов. И так уж получилось, что самым популярным из всех оказался именно ничем не выдающийся Composition C-4, разработанный в 1960-х годах для армейских диверсионных нужд. Но он никогда не был «пластитом». И «пластидом» он тоже не был никогда.

История взрывчатки

Да, я выпущу бурю, какой никогда еще не было; отдам кракатит, освобожденную стихию, и разобьется вдребезги лодочка человечества... Погибнут тысячи тысяч. Истреблены будут народы и сметены города; не будет предела тому, у кого оружие в руке и гибель в сердце.

Карел Чапек, «Кракатит»

На протяжении сотен лет с момента изобретения пороха и до 1863 года человечество не имело представления о силе, дремлющей во взрывчатых веществах. Все взрывные работы проводились путем закладки некоторого количества пороха, поджигаемого затем с помощью фитиля. При значительном фугасном эффекте такого взрыва его бризантность практически равнялась нулю.

Вплоть до конца Первой мировой войны сущест-
вовали пороховые бом-
бы — громкие и нелепые.

Артиллерийские снаряды и бомбы, снаряженные порохом, имели ничтожное осколочное действие. При сравнительно медленном нарастании давления пороховых газов чугунные и стальные корпуса разрушались по двум-трем линиям наименьшей прочности, давая очень малое количество очень крупных осколков. Вероятность поражения живой силы противника такими осколками была настолько малой, что пороховые бомбы обеспечивали в основном деморализующий эффект.

Гримасы судьбы

Открытие химического вещества и открытие его взрывчатых свойств зачастую происходили в разное время. Собственно говоря, начало истории взрывчатых веществ могло быть положено в 1832 году, когда французский химик Анри Браконно получил продукт полного нитрования целлюлозы — пироксилин. Однако изучением его свойств никто не занялся, да и способов инициировать детонацию пироксилина тогда не существовало.

Если заглянуть в прошлое еще дальше, обнаружится, что одно из самых распространенных взрывчатых веществ — пикриновая кислота — было получено в 1771 году. Но в то время не существовало даже теоретической возможности осуществить ее детонацию — гремучая ртуть появилась лишь в 1799 году, а до первого применения гремучей ртути в капсюлях-воспламенителях оставалось больше тридцати лет.

Начало в жидком виде

История современных взрывчатых веществ начинается в 1846 году, когда итальянский ученый Асканио Собреро впервые получил нитроглицерин — сложный эфир глицерина и азотной кислоты. Собреро достаточно быстро обнаружил взрывчатые свойства бесцветной вязкой жидкости и потому поначалу назвал полученное соединение пироглицерином.

Альфред Нобель — человек, создавший динамит.
Трехмерная модель молекулы нитроглицерина.

По современным представлениям нитроглицерин — весьма посредственная взрывчатка. В жидком состоянии он слишком чувствителен к удару и нагреву, а в твердом (охлажденном до 13°С) — к трению. Фугасность и бризантность нитроглицерина сильно зависят от способа инициирования, а при использовании слабого детонатора мощность взрыва сравнительно невелика. Но тогда это было прорывом — мир еще не знал подобных веществ.

Практическое использование нитроглицерина началось лишь спустя семнадцать лет. В 1863 году шведский инженер Альфред Нобель конструирует пороховой капсюль-воспламенитель, позволяющий использовать нитроглицерин в горном деле. Спустя еще два года, в 1865 году, Нобель создает первый полноценный капсюль-детонатор, содержащий фульминат ртути. При помощи такого детонатора можно инициировать практически любое бризантное взрывчатое вещество и вызвать полноценный взрыв.

В 1867 году появляется первая взрывчатка, пригодная для безопасного хранения и транспортировки, — динамит. Девять лет потребовалось Нобелю на то, чтобы довести технологию производства динамита до совершенства — в 1876 году был запатентован раствор нитроцеллюлозы в нитроглицерине (или «гремучий студень»), который до сегодняшнего дня считается одним из самых мощных взрывчатых веществ бризантного действия. Именно из этого состава готовился знаменитый динамит Нобеля.

Выдающийся химик и инженер Альфред Нобель, фактически изменивший лицо мира и давший реальный толчок развитию современной военной и, косвенно, космической технике скончался в 1896 году, прожив 63 года. Имея слабое здоровье, он так увлекался работой, что часто забывал поесть. На каждом из его заводов строилась лаборатория, чтобы неожиданно приехавший хозяин мог продолжить эксперименты без малейшей задержки. Он был и генеральным директором своих заводов, и главным бухгалтером, и главным инженером и технологом, и секретарем. Жажда познания была основной чертой его характера: «Вещи, над которыми я работаю, действительно чудовищны, но они так интересны, так совершенны технически, что становятся привлекательными вдвойне».

Взрывчатый краситель

В 1868 году британскому химику Фредерику-Августу Абелю после шестилетних исследований удалось получить прессованный пироксилин. Однако в отношении тринитрофенола (пикриновой кислоты) Абелю была отведена роль «авторитетного тормоза». Еще с начала XIX века были известны взрывчатые свойства солей пикриновой кислоты, но о том, что сама пикриновая кислота способна к взрыву, никто не догадывался до 1873 года. Пикриновая кислота на протяжении века использовалась как краситель. В те времена, когда началось оживленное испытание взрывчатых свойств разных веществ, Абель несколько раз авторитетно заявлял о том, что тринитрофенол абсолютно инертен.

Трехмерная модель молекулы тринитрофенола.
Герман Шпренгель был немцем по происхожде-
нию, но жил и работал в Великобритании. Именно он дал французам воз-
можность заработать денег на секретном мелините.

В 1873 году немец Герман Шпренгель, создавший целый класс взрывчатых веществ, убедительно показал способность тринитрофенола к детонации, но тут возникла другая сложность — прессованный кристаллический тринитрофенол оказался очень капризным и непредсказуемым — то не взрывался, когда надо, то взрывался, когда не надо.

Пикриновая кислота предстала перед французской Комиссией по взрывчатым веществам. Было установлено, что она — мощнейшее бризантное вещество, уступающее разве только нитроглицерину, но ее слегка подводит кислородный баланс. Также выяснили, что сама пикриновая кислота обладает низкой чувствительностью, а детонируют ее соли, образующиеся при длительном хранении. Эти исследования положили начало полному перевороту во взглядах на пикриновую кислоту. Окончательно недоверие к новому взрывчатому веществу было рассеяно работами парижского химика Тюрпена, который показал, что плавленая пикриновая кислота неузнаваемо меняет свои свойства по сравнению с прессованной кристаллической массой и совершенно теряет свою опасную чувствительность.

Это интересно: позже выяснилось, что сплавлением решаются проблемы с детонацией у сходной с тринитрофенолом взрывчатки — тринитротолуола.

Такие исследования, разумеется, были строго засекречены. И в восьмидесятые годы XIX века, когда французы стали выпускать новое взрывчатое вещество под названием «мелинит», Россия, Германия, Великобритания и США проявили к нему огромный интерес. Ведь фугасное действие боеприпасов, снаряженных мелинитом, выглядит внушительным и в наши дни. Активно заработали разведки, и спустя недолгое время тайна мелинита стала секретом Полишинеля.

В 1890 году Д. И. Менделеев писал морскому министру Чихачеву: «Что же касается до мелинита, разрушительное действие коего превосходит все данные испытания, то по частным источникам с разных сторон однородно понимается, что мелинит есть не что иное, как сплавленная под большим давлением остывшая пикриновая кислота».

Разбудить демона

Как ни забавно, у «родственника» пикриновой кислоты — тринитротолуола — судьба оказалась сходной. Впервые он был получен немецким химиком Вильбрандом еще в 1863 году, но лишь в начале XX века нашел применение в качестве взрывчатого вещества, когда за его исследование взялся немецкий инженер Генрих Каст. В первую очередь он обратил внимание на технологию синтеза тринитротолуола — она не содержала опасных по взрыву этапов. Уже одно это было колоссальным преимуществом. Еще свежи были в памяти европейцев многочисленные ужасающие взрывы фабрик, производивших нитроглицерин.

Трехмерная модель молекулы тринитротолуола.

Еще одним немаловажным достоинством была химическая инертность тринитротолуола — реакционная способность и гигроскопичность пикриновой кислоты изрядно досаждали конструкторам артиллерийских снарядов.

Полученные Кастом желтоватые чешуйки тринитротолуола проявили удивительно мирный нрав — настолько мирный, что многие сомневались в его способности к детонации. Сильные удары молотком плющили чешуйки, в огне тринитротолуол взрывался не лучше, чем березовые дрова, а горел гораздо хуже. Доходило до того, что в мешки с тринитротолуолом пытались стрелять из винтовок. Результатом были лишь облачка желтой пыли.

Но способ разбудить дремлющего демона был найден — впервые это произошло при подрыве мелинитовой шашки вплотную к массе тринитротолуола. А затем выяснилось, что если его сплавить в монолитный блок, то надежная детонация обеспечивается стандартным капсюлем-детонатором Нобеля №8. В остальном плавленый тринитротолуол оказался таким же флегматиком, как и до плавления. Его можно пилить, сверлить, прессовать, размалывать — словом, делать что заблагорассудится. Температура плавления 80°С чрезвычайно удобна с технологической точки зрения — на жаре не потечет, но и особых затрат на плавление не требует. Расплавленный тринитротолуол весьма текуч, его можно запросто заливать в корпуса снарядов и бомб через отверстие взрывателя. В общем, воплощенная мечта военных.

Под руководством Каста в 1905 году Германия получила первые сто тонн новой взрывчатки. Как и в случае с французским мелинитом, она была строго засекречена и носила ничего не значащее название «тротил». Но спустя всего лишь год стараниями российского офицера В. И. Рдултовского тайна тротила была раскрыта, и его стали изготавливать в России.

Из воздуха и воды

Взрывчатые вещества на основе аммиачной селитры были запатентованы в 1867 году, но по причине высокой гигроскопичности долго не применялись. Дело сдвинулось с мертвой точки лишь после развития производства минеральных удобрений, когда были найдены эффективные способы предотвращения слеживаемости селитры.

Большое количество открытых в XIX веке взрывчатых веществ, содержащих азот (мелинит, тротил, нитроманнит, пентрит, гексоген), требовало большого количества азотной кислоты. Это подвигло немецких химиков на разработку технологии связывания атмосферного азота, что, в свою очередь, дало возможность получать взрывчатку без участия минеральных и ископаемых видов сырья.

Снос обветшавшего моста при помощи бризантных зарядов. Такая работа — это искусство предвидения последствий.
Вот так взрываются шесть тонн аммонала.

Аммиачная селитра, служащая основой взрывчатых композитов, в буквальном смысле вырабатывается из воздуха и воды по методу Габера (того самого Фрица Габера, который известен как создатель химического оружия). Взрывчатые вещества на основе аммиачной селитры (аммониты и аммоналы) произвели переворот в промышленном взрывном деле. Они оказались не только очень мощными, но и исключительно дешевыми.

Таким образом, горнодобывающая и строительная промышленность получила дешевую взрывчатку, которая при необходимости может быть с успехом использована и в военном деле.

В середине XX века в США распространились композиты из аммиачной селитры и дизельного топлива, а затем были получены водонаполненные смеси, хорошо подходящие для взрывов в глубоких вертикальных скважинах. В настоящее время список применяемых в мире индивидуальных и композитных взрывчатых веществ насчитывает сотни наименований.

Итак, подведем краткий и, возможно, неутешительный для кого-то итог нашему знакомству с взрывчатыми веществами. Мы с вами познакомились с терминологией взрывного дела, узнали, какие бывают взрывчатки и где они применяются, немного вспомнили историю. Да, мы ничуть не улучшили своего образования в плане создания взрывчатых веществ и взрывных устройств. И это, скажу я вам, к лучшему. Будьте счастливы при малейшей возможности.

Рукой ребенка
Военный инженер Джон Ньютон.

Ярким примером работ, которые были бы невозможными без взрывчатых веществ, можно считать разрушение скалистого рифа Флад Рок в Воротах Ада — узком участке пролива Ист-Ривер около Нью-Йорка.

На производство этого взрыва было употреблено 136 тонн взрывчатки. На площади 38220 квадратных метра было проложено 6,5 километра галерей, в которых разместили 13280 зарядов (в среднем по 11 килограмм взрывчатки на заряд). Работы производились под руководством ветерана гражданской войны Джона Ньютона.

10 октября 1885 года в 11:13 двенадцатилетняя дочь Ньютона подала электрический ток на детонаторы. Вода поднялась кипящей массой на площади 100 тысяч квадратных метров, было отмечено три последовательных подземных толчка в течение 45 секунд. Шум от взрыва продолжался около минуты и был слышен на расстоянии пятнадцати километров. Благодаря этому взрыву путь к Нью-Йорку из Атлантического океана сократился более чем на двенадцать часов.

обсудить на форуме
Статьи появляются на сайте не ранее, чем через 2 месяца после публикации в журнале.
ЧИТАТЕЛЬСКИЙ
РЕЙТИНГ
МАТЕРИАЛА
6.6
проголосовало человек: 676
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
вверх
Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru Яндекс цитирования
Сайт под ключ
Профессиональная разработка сайтов любой сложности
siteandsite.ru