Взрыв и взрывчатые вещества - Андреев Константин Константинович

Рис. 17. Испытание взрывчатого вещества на фугасное действие подрывом в свинцовом цилиндре.

Некоторым недостатком описанных способов определения фугасного действия является то, что они производятся с малыми количествами взрывчатого вещества; в свинцовом цилиндре, например, подрывают всего 10 граммов взрывчатого вещества. Поэтому на основании таких определений не всегда можно установить, каково будет разрушительное действие больших зарядов в десятки и сотни тонн.

А знать это нужно, так как на заводах и особенно на складах приходится иметь дело с большими количествами взрывчатых веществ, и важно ясно представлять себе, какие разрушения они могут вызвать при случайном взрыве.

Для этого в ряде стран, особенно после войн, когда нужно было уничтожать непригодные для хранения взрывчатые вещества, были проведены подрывы больших зарядов, достигавших десятков тонн. При этом определялось разрушительное действие на различные сооружения, одновременно измерявшееся специальными приборами. Таким образом устанавливалось в условиях, наиболее близких к условиям практики, как влияют на размеры зоны разрушительного действия количество взрывчатого вещества и его свойства. Попутно определялась также эффективность различных защитных устройств и выявлялись наиболее устойчивые к действию взрыва конструкции зданий.

Другим источником сведений такого рода являются взрывы, происходящие на заводах и складах взрывчатых веществ. Обычно бывает известно, сколько и каких взрывчатых веществ находилось в той или иной взорвавшейся мастерской или хранилище. Сопоставляя эти данные со степенью разрушений и расстояниями, на которых они наблюдались, можно получить очень ценные для практики выводы о том, как нужно планировать расположение заводов и складов взрывчатых веществ и какие меры защиты от действия взрыва должны быть применены, чтобы ущерб от возможного непредвиденного взрыва был минимальным.

В качестве примера таких взрывов можно привести взрыв склада пироксилина в Стоумаркете в Англии. При этом взрыве заводские постройки на расстоянии 50 метров от склада были полностью уничтожены. На расстоянии до 350 метров многие жилые дома в расположенном по соседству селении были почти совершенно разрушены. На расстоянии до 1200 метров были опрокинуты легкие кирпичные стены зданий, разрушена церковная колокольня. Оконные рамы во многих домах были разломаны на расстояниях до полутора километров. На расстоянии 8 километров взрывом был сорван дверной запор в виде прочного железного стержня. Трещины в оконных стеклах местами наблюдались на расстоянии до 11 километров. Звук взрыва был слышен на 45–50 километров.

Взрыв в Стоумаркете не принадлежит к числу наиболее сильных взрывов. Там взорвалось только 13,5 тонны взрывчатого вещества. При некоторых взрывах единовременно взрывались гораздо большие количества взрывчатых веществ и соответственно разрушения распространялись на большие площади. Следует добавить, что разрушительное действие взрыва на окружающей местности оказывается наибольшим в том случае, когда взрыв не совершает полезной работы. Если же взрыв выполняет такую работу, как это, например, происходит при подрыве больших зарядов, углубленных в землю для создания котлованов, выемок и т. д., то на эту работу затрачивается значительная часть энергии взрыва, и ударная волна в воздухе, а следовательно, и разрушительное ее действие резко ослабляются. Поэтому промышленные взрывные работы даже тогда, когда при них используются огромные заряды, достигающие в отдельных случаях тысяч тонн, не приводят к ненужным разрушениям зданий и других сооружений, расположенных вблизи от места взрыва.

5. Состав и изготовление взрывчатых веществ

Выше уже указывалось, что кусок обыкновенного угля можно превратить во взрывчатое вещество, если его тщательно измельчить и распылить в воздухе. Сделав то же самое с куском дерева, можно также получить способную ко взрыву пылевоздушную смесь.

Однако разрушительное действие взрыва такой смеси будет относительно слабым, поскольку одна из ее составных частей — воздух — является газом; поэтому смесь еще до взрыва занимает большой объем, и давление взрыва получается небольшим.

Этому нетрудно помочь, применив вместо газообразного воздуха жидкий кислород, плотность которого близка к плотности воды, то есть в тысячу раз больше, чем плотность воздуха. Кроме того, жидкий кислород целиком участвует в горении, в то время как воздух содержит только 1/5 кислорода, а 4/5 его составляет химически инертный азот. Это обстоятельство также уменьшает силу взрыва, происходящего с участием воздуха.

Таким образом, простейшим способом получения взрывчатого вещества является механическое смешение тонко измельченных горючих веществ с кислородом.

Смеси жидкого кислорода с сажей, торфяной мукой, мохом и другими горючими веществами, способными хорошо впитывать жидкий кислород, начали применять в качестве взрывчатых веществ еще в конце прошлого столетия. В ограниченной степени они используются для взрывных работ и сейчас.

Положительной стороной этих взрывчатых веществ — они называются оксиликвитами — является обилие и доступность сырья: залежи торфа и моха широко распространены, а жидкий кислород получают из воздуха.

Изготовление оксиликвитов очень простое и производится на месте выполнения взрывных работ. Бумажная гильза, наполненная горючим порошком, погружается на некоторое время для пропитки в жидкий кислород. Поэтому в районах, отдаленных от заводов взрывчатых веществ, применение оксиликвитов экономически выгодно: отпадают расходы на перевозку и хранение взрывчатых веществ.

Однако оксиликвиты имеют существенный недостаток. Жидкий кислород очень летуч, он кипит, быстро превращаясь в газ уже при температуре 183 градуса ниже нуля. Поэтому срок «жизни» оксиликвитных патронов малого диаметра измеряется минутами. Если производство взрыва почему-либо задержалось, то кислород может настолько улетучиться, что патроны потеряют способность к взрыву. Это препятствует широкому применению оксиликвитов, а для некоторых целей, например для снаряжения большинства видов боеприпасов, делает их применение просто невозможным. Этот недостаток устранен в тех взрывчатых веществах, в которых горючие вещества смешиваются не с самим кислородом, а со специальными нелетучими «поставщиками» кислорода. Известен целый ряд химических соединений, которые в своем составе содержат много непрочно связанного кислорода. В смеси с горючими веществами такие богатые кислородом вещества при разогреве от поджигания или от удара вступают в реакцию, окисляя своим кислородом горючие вещества. Это свойство дает возможность использовать их в качестве «поставщиков» кислорода. Здесь уже нет опасности улетучивания кислорода.

В качестве примера таких взрывчатых веществ может служить старейшее из них — дымный порох. Он состоит, как мы видели, из горючего (уголь + сера) и окислителя — калиевой селитры. Формула калиевой селитры — KNO3 — показывает, что в ней на три атома кислорода приходится один атом азота и один атом калия. При взрыве селитра разлагается, азот выделяется в виде газа, калий дает окись калия К2O (образующую затем углекислую и сернокислую соли калия), а остальной кислород окисляет уголь и серу, образуя углекислоту и другие газы.

Однако применение в качестве окислителя калиевой селитры невыгодно; непрочно связанного кислорода в ней содержится только 40 процентов, и, кроме того, на разложение калиевой селитры требуется значительное количество энергии — 324 большие калории на килограмм. По этой причине теплота взрыва дымного пороха сравнительно небольшая — около 700 больших калорий на килограмм, в то время как при взрыве смеси угля с жидким кислородом выделяется 2200 больших калорий.

Помимо этого, дымный порох при взрыве только наполовину превращается в газы, остальные продукты взрыва являются твердыми веществами.