Взрыв и взрывчатые вещества - Андреев Константин Константинович

Ни одна машина не может при равном весе и размерах дать такую колоссальную мощность, какую дают взрывчатые вещества, и там, где эта мощность необходима, взрывчатые вещества — единственное и незаменимое средство ее получения.[5]

Большая мощность характерна не только для взрывчатых веществ, используемых при дроблении, но и для применения их в виде порохов как средства метания.

В обычных средствах передвижения — паровозе, автомобиле, самолете — двигатель сообщает им энергию во все время движения. Этим компенсируется потеря скорости из-за трения, сопротивления воздуха и т. д. Пушка тоже является своего рода двигателем. Однако двигатель этот неподвижен; снаряд с момента вылета из ствола уже не получает больше энергии. Чтобы дальность полета была значительной, снаряд в момент вылета должен иметь большую скорость, иначе говоря, большой запас энергии. Эту энергию он получает за время движения в стволе. Так как длина ствола невелика, то и время движения снаряда в нем мало. За это малое время снаряд должен получить большую энергию. Это значит, что мощность работы, совершаемой пороховыми газами и переходящей в энергию движения снаряда, велика.

Рассмотрим в качестве примера выстрел из тяжелого орудия, снаряд которого весит 917 килограммов и имеет начальную скорость 523 метра в секунду. Энергия снаряда при вылете из ствола составляет 12 770 000 килограммометров, что примерно в полтора раза больше энергии курьерского поезда весом в 300 тонн, движущегося со скоростью 90 километров в час. Эту энергию снаряд получает за время около одной сотой секунды. Отсюда мощность выстрела составит 12 770 000 : 0,01 = 1 277 000 000 килограммометров в секунду, или около 17 миллионов лошадиных сил!

Высокая мощность в артиллерийском орудии сочетается с большим коэффициентом полезного действия: доля энергии пороховых газов, переходящая в энергию движения снаряда, достигает 35 проц., то есть гораздо больше, чем в паровой машине, и столько же, сколько в двигателе внутреннего сгорания.

Однако получение такой огромной мощности сопряжено с быстрым износом двигателя и обходится очень дорого. После сотни выстрелов орудие выходит из строя. Общее время работы двигателя составляет, таким образом, всего одну секунду. Полная величина этой работы будет равна той, которую паровая машина мощностью в 100 лошадиных сил даст приблизительно за двое суток. Для получения пара при этом потребуется израсходовать около 4,5 тонны угля; после совершения такой работы паровая машина будет вполне исправна и пригодна для дальнейшей работы. Подсчет показывает, что стоимость работы, получаемой при помощи орудия, в 4000 раз выше, чем при ее получении с помощью паровой машины.

Поэтому использование взрывчатых веществ для метания, так же как и для взрыва, целесообразно только в тех случаях, когда необходимо получить огромную мощность, хотя бы и ценой высокой стоимости энергии.

Особенное значение получение максимальной мощности взрыва имеет при военном применении взрывчатых веществ.

Многие виды боеприпасов, например снаряды ствольной и реактивной артиллерии, морские торпеды, представляют собой сложные устройства, изготовление которых требует много труда и больших затрат. В стоимость выстрела входит также стоимость пороха, износа орудия и т. д. Все это составляет огромные суммы.

Так, изготовление торпеды во время первой мировой войны обходилось в двадцать четыре тысячи золотых рублей. Одних только артиллерийских снарядов Россия закупила тогда в США на миллиард восемьсот миллионов рублей золотом. Кстати, главным образом за счет этих заказов и выросла в Америке военная промышленность громадного масштаба, тогда как до войны американская военная индустрия была в зачаточном состоянии.

Было бы совершенно нецелесообразно применять в таких дорогих боеприпасах взрывчатые вещества малой мощности и следовательно низкой эффективности.

Применение в боеприпасах мощных взрывчатых веществ диктуется не только этими соображениями. Развитие военной техники идет в плане непрерывного соревнования между совершенствованием защиты от действия взрыва и усилением разрушительного действия боеприпасов. В этих условиях применение взрывчатых веществ умеренной мощности в некоторых случаях сделало бы применение отдельных видов боеприпасов просто бессмысленным.

Так, например, если заряд кумулятивного снаряда недостаточно мощен, чтобы пробить броню танка, то он не сможет вывести этот танк из строя. То же относится и к торпеде, действующей по корпусу корабля, имеющего специальные устройства для смягчения действия подводного взрыва, и к снаряду зенитного орудия, предназначенного для поражения бомбардировщика, наиболее ответственные части которого защищены броней.

Опыт показывает, что чем больше мощность взрыва, тем больше его разрушительное действие как в непосредственной близости от заряда, так и на расстоянии.

Это разрушительное действие обычно характеризуется двумя главными показателями — бризантностью и фугасным эффектом взрыва.

Бризантностью взрывчатого вещества называют способность его при взрыве дробить прилегающую среду. На бризантном действии взрывчатых веществ основано их применение в осколочных снарядах и некоторых других боеприпасах. При взрыве разрывного заряда таких снарядов корпус снаряда дробится на осколки, которые под действием давления газов взрыва разлетаются с большой скоростью в разные стороны, поражая на своем пути живую силу противника и уязвимые части боевых машин — самолетов, автомашин и т. п.

Применение в осколочных боеприпасах мощных взрывчатых веществ представляет большие преимущества, так как при этом можно уменьшить вес заряда и увеличить таким образом вес металла, а следовательно, и число осколков.

Чтобы получить наибольшее осколочное действие, нужно, однако, правильно соразмерять бризантность и вес заряда, с одной стороны, и прочность и толщину стенок снаряда — с другой. Если взрывчатое вещество очень бризантно, а металл снаряда очень хрупок, вроде чугуна, то дробление его может быть слишком сильным и осколки получатся такие мелкие, что дальность их полета и убойное действие будут очень малы. Плохо также, если взрывчатое вещество недостаточно бризантно, — тогда получаются крупные осколки, но число их очень мало и урон, нанесенный снарядом, также будет мал.

Один из простейших способов определения бризантности состоит в том, что взрывчатое вещество взрывают в стальном стакане с определенной толщиной стенок; чем больше осколков дает взрыв, тем больше дробящее действие взрывчатого вещества.

Можно также подрывать заряд взрывчатого вещества, поставив его на стальной плите определенной прочности; по глубине выбоины судят о бризантном действии взрыва.

Можно определять бризантность взрывчатых веществ и подрывом на свинцовом столбике. На этот столбик, покрытый сверху стальным кружком, ставят цилиндрический заряд взрывчатого вещества (обычно 50 граммов). При подрыве заряда давление взрыва сплющивает столбик и он принимает форму гриба.

Понятно, что только очень быстрое превращение взрывчатого вещества в газы может в этих условиях привести к возникновению большого давления, необходимого для сдавливания свинцового столбика; при более медленных превращениях образовавшиеся газы успели бы расшириться без образования значительного давления, так как сопротивление воздуха их расширению очень мало. Поэтому такое испытание характеризует резкость действия взрыва. Чем больше давление и чем быстрее оно возникает, тем больше эта резкость, тем больше дробящее действие взрыва, тем сильнее сжимается столбик. По уменьшению высоты столбика по сравнению с первоначальной и судят о бризантности взрывчатого вещества. На рисунке 15 показан вид столбика до испытания и после испытания различных взрывчатых веществ: малой бризантности, средней бризантности и большой бризантности.

Рис. 15. Испытание на бризантность подрывом на свинцовом столбике.