Глава II взрывчатые вещества

2.1. Взрывчатые вещества как источник энергии

Взрывчатые вещества (ВВ) являются источником энергии, очень широко используемой в военном деле для различных целей — для метания снарядов (мин, пуль, гранат), для разрыва снарядов, для подрывных работ и т. д.

Мощность, развиваемая при взрыве ВВ, чрезвычайно велика. Известно, например, что в современных артиллерийских системах ВВ, применяемые в качестве боевого заряда, позволяют метать снаряды весом в 300—500 кг на десятки километров; мощность, развиваемая при выстреле из такого орудия, составляет 204·10⁵ квт. Мощность же взрыва 1 кг тротила составляет 748·10⁵ квт.

В ясный солнечный день на 1м² земной поверхности сосредотачивается столько солнечной энергии, что её можно было бы использовать для приведения в действие мотора в 1 лошадиную силу. Однако прямым путем эту энергию еще не сумели использовать. Сейчас её используют, только преобразуя в электрическую, накапливая в аккумуляторах. Растения усваивают солнечную энергию с коэффициентом полезного действия от 2 до 6%. Лучи солнца вызывают в растениях химическую реакцию, в которой участвуют вода и углекислота воздуха; образуются органические вещества растения. В результате процессов, длящихся сотни тысяч лет, растения превращаются в торф, уголь и другие виды топлива.

При сжигании топливо вновь превращается в углекислоту и воду, а запасенная в нем солнечная энергия выделяется в виде тепла. Такое же сжигание, по существу, происходит и при взрывах. Если мы возьмем порошок того же торфа или угля и смешаем с жидким кислородом, то полученная смесь окажется очень мощным ВВ. Однако жидкий кислород чрезвычайно опасен в обращении, его обычно приходится химически связывать с топливом. Такое связывание кислорода с топливом имеет место почти во всех ВВ. Оно может быть осуществлено в виде механической смеси веществ, содержащих кислород и горючее топливо, или в виде химических соединений этих веществ.

2.2. Явление взрыва и виды взрывчатых превращений

Взрывчатыми веществами называются такие вещества, которые при определенных условиях (трении, ударе и т. п.) быстро превращаются в большое количество сильно нагретых газов[19].

Взрывом называется явление быстрого физического или химического изменения вещества, сопровождающееся таким же быстрым превращением его потенциальной энергии в механическую работу[19].

Всякий взрыв характеризуется следующими признаками.

Первый признак – скоротечность взрыва. Время взрывчатого превращения практически применяемых количеств ВВ измеряется от сотых до миллион-

ных долей секунды. Заряд 205-мм гаубицы сгорает примерно за 0,03 секунды, заряд 122-мм гаубицы примерно за 0,008 секунды, заряд патрона обр. 1943 г. за 0,0012 секунд, ВОГ-25 за 0,0023 секунды, подрывная шашка динамита весом в 400 г за 0,00001 сек[15, 19,40-42] (см. приложение №3).

Скоротечность взрыва определяет огромную, по сравнению с другими источниками энергии, мощность ВВ. Так, например, мощность порохового заряда винтовочного патрона весом в 3,2 г составляет 13056 квт. Такую мощность имеют двигатели тяжелого бомбардировщика. При взрыве 1 кг динамита в течение 0,00002 сек. развивается мощность до 408·10⁶ квт.

Второй признак взрыва — образование большого количества газов.

Количество выделяющихся при взрыве газов измеряется объемом, который они занимали бы при температуре 0ºС и давлении 760 мм ртутного столба. При взрыве различных ВВ газообразных продуктов образуется приблизительно в 900—1000 раз больше по объему, чем было вещества до взрыва.

Отсюда понятны причины давлений при выстреле в канале ствола оружия — до 2000—4000 кг/см². Интересно напомнить, что давление в цилиндрах современных двигателей внутреннего сгорания составляет всего десятки кг/см². А в небольшом, размером со спичечную головку, кристаллике азида свинца при взрыве развивается давление в сотни тысяч атмосфер.

Третий признак взрыва — выделение большого количества тепла.

Так, при взрыве 1 кг ВВ выделяется от 500 до 1200 килокалорий тепла, при этом температура взрывчатого превращения достигает 2500° - 3500°С.

Перечисленные выше факторы, характеризующие взрыв, могут иметь разные численные значения. В связи с количественным изменением этих факторов изменяется и качественная сторона явления взрыва. Особое влияние на качество оказывает скорость взрывчатого превращения. В зависимости от скорости реакции взрывчатого превращения различают три вида взрывов: быстрое горение, собственно взрыв и детонацию.

Если скорость распространения реакции по массе ВВ не превышает несколько десятков метров в секунду, то давление газов при таком взрыве нарастает сравнительно медленно, газы производят работу по метанию окружающих тел. Примером такого взрыва, называемого быстрым горением, служит взрыв боевого заряда оружия.

Если скорость распространения реакции по массе ВВ измеряется тысячами метров в секунду, то взрыв характеризуется резким нарастанием давления, ударом газов по окружающей среде, раскалыванием и дроблением окружающих предметов. Такой вид взрыва называют собственно взрывом. Возможен взрыв, при котором процесс разложения протекает с максимально возможной скоростью, измеряемой обычно тысячами м/с. Такой взрыв называется детонацией. Скорость детонации постоянна для каждого ВВ и определенных условий[17]. Например, скорость детонации пироксилина — до 6800 м/с, нитроглицерина — до 8200 м/с, гексогена — до 8400 м/с (см прилож. №3). Характер действия при детонации — особенно резкий скачок давления и удар газов с максимальным разрушительным эффектом. Явление детонации впервые было подмечено с нитроглицерином, когда он подрывался гремучей ртутью. Большинство ВВ в определенных условиях способно детонировать.

Таким образом, скорость взрывчатого превращения является одной из всех характеристик, определяющих силу взрыва.

Поэтому рассмотренные виды взрывчатых превращений предопределяют различия в боевом применении ВВ и являются основой для их классификации.