Основные свойства взрывчатых веществ и их действие
При всяком взрыве химическая энергия выделяется Почти мгновенно. Разность напряжений (разность потенциалов) выравнивается с максимальным повышением давления и температуры, причем материя, участвующая в процессе, разрушается до атомов и превращается в новые соединения. До настоящего времени неизвестно другого подобного процесса, который протекал бы с таким же нарастанием и концентрацией выделяемой энергии, как это имеет место при детонации взрывчатых веществ.
Взрывчатое вещество, по крайней мере каждое технически применяемое взрывчатое вещество, подобно нефти, спирту .или бензолу представляет собою горючую массу, состоящую из углерода и водорода; кислород же, необходимый для сгорания, оно заимствует не из воздуха, но содержит его в связанном виде. В то время как горючее вещество сгорает при медленном окислении, так как требующийся для этого и непрерывно расходуемый кислород поступает очень медленно, взрывчатое вещество, если в какой-нибудь точке его капсюлем-детонатором или ударом молотка произведено воспламенение, способно разложиться мгновенно, т. е. со взрывом превратиться в раскаленные газообразные продукты, увеличиваясь при этом в объеме в тысячи раз. Следовательно, взрывчатые вещества отличаются^ от горючих веществ только скоростью горения, временем, в течение которого связанная химическая энергия превращается в теплоту и затем — в энергию движения и механическое разрушение. Чем больше скорость окислительного разложения, тем больше дробящее действие — бривай тиость взрывчатого вещества. Промежуточное положение между горючими веществами и бризантными взрывчатыми веществами занимают метатель.«ые средства, которые дают только вспышку, т. е., как например порох, сгорают очень быстро, не давая настоящего взрыва. В то время как дымный порох, подвергнутый воспламенению в открытом виде, сгорает, не производя никакого действия на предмет, лежащий под ним, бризантные взрывчатые вещества раздробляют этот предмет; в этом последнем случае. превращение в газообразные продукты происходит настолько быстро, что воздух, окружающий взрывчатые вещества, не успевает переместиться и противодействует удару взрыва как твердое препятствие. Поэтому же в воде, обладающей значительно большей плотностью, действие оказывается еще более интдасивньш, если удар приходится в направлении трюма-корабля, заполненного воздухом, чем и объясняется бронебойная сила торпед и мин. Быстрота, с которой распространяется взрывчатое разложение в массе взрывчатого вещества, называется скоростью детонации; эта величина, поддающаяся определению с точностью до нескольких метров, составляет для пороха 300—500 м, для туннельных и горных взрывчатых веществ 2000—6000 м и для новейших взрывчатых веществ, применяемых для снаряжения снарядов, свыше 8000 лг © секунду.
В соответствии с этим, если бы бом>бе, снаряженной 7 кг высокобризантного взрывчатого вещества, придать форму шара диаметром 20 с/и и воспламенить взрывчатое вещество в центре, то оно обратилось бы в гавы в течение 1/80000 секунды..
Несмотря на поразительное действие, которым характеризуются взрывчатые вещества благодаря их скорости разложения, оказывается однако, что их энергия и рабочая мощность малы в сравнении с таковыми горючих веществ: Так например четырехместный автомобиль в 10 л. с. расходует 10 л бензина на 100 км пути. Если бы оказалось возможным преобразовать в работу мотора энергию разложения взрывчатых веществ, то для прохождения указанного пути понадобилось бы 29,6 л сильнейшего динамита (=48 кт гремучего студня), или 113 л дымного пороха.
Истинное представление о взрыве дает только фотография или, еще более совершенно, кинематограф. На рис. 8 представлен относительно удачный снимок авиационной бомбы в момент полного взрыва; густое шарообразное облако сажи резко отграничено от окружающего воздуха. Здесь нет и следов радиальных лучей пробивающегося пламени и летящих осколков, как обыкновенно пытаются художественно изобразить силу взрыва. Вздымающиеся клубы сажи, повидимому в момент наибольшего развития объема, кажутся застывшими в воздухе, однако в мгнопрохождения указанного пути понадобилось бы 29,6 л сильнейшего динамита (=48 кт гремучего студня), или 113 л дымного пороха.
Истинное представление о взрыве дает только фотография или, еще более совершенно, кинематограф. На рис. 8 представлен относительно удачный снимок авиационной бомбы в момент полного взрыва; густое шарообразное облако сажи резко отграничено от окружающего воздуха. Здесь нет и следов радиальных лучей пробивающегося пламени и летящих осколков, как обыкновенно пытаются художественно изобразить силу взрыва. Вздымающиеся клубы сажи, повидимому в момент наибольшего развития объема, кажутся застывшими в воздухе, однако в мгноленный шар диаметром 7м, в сфере действия которого происходит полное разрушение.
Особенно хорошо запечатлевается картина взрыва в темноте, когда от центра взрыва исходит ослепительный свет. Но процесс протекает неуловимо быстро и с таким излучением, что глаз получает только общее впечатление, лишенное деталей. Напротив, фотографическая пластинка запечатлевает более богатую картину «молнии взрыва», она дает приблизительное представление о росте давления и температуры, которые в данном случае составляют нераздельное целое с необыкновенно мощной, не имеющей себе равной химической реакцией.
Сила взрывчатого вещества зависит, с одной стороны, от химической энергии, т е п л о т Ы1 в з р ы в а, ас другой стороны, от его скорости детонации. Что скорость детонации является более важным фактором, действительно определяющим силу взрывчатого вещества, показывает сравнение дымного пороха с тринитротолуолом, употребляемым для снаряжения снарядов; при 'Приблизительно равной теплотворной способности тринитротолуол обращается в газы со скоростью 6 700 м/сек, т. е. в 20 раз быстрее дымного пороха. Какое резкое различие во взрывчатом действии! Если мина, снаряженная тринитротолуолом', дает пробоину в кора1бельнюй броне, то заряд дымного пороха производит едва заметный прогиб. У взрывчатых веществ с еще большей скоростью детонации бризантность и пробивная сила соответственно еще больше, так что можно было бы думать, что с повышением скорости детонации увеличивается и сила взрыва. В действительности однако это не имеет места. Разрушительная сила в известном смысле становится более резко выраженной, однако только отчасти, так как она все в большей и большей степени локализуется в непосредственной близости от места взрыва и здесь расходуется. Дымный порох, выделяющий 700 б. кал/кг, и тринитротолуол, выделяющий приблизительно столько же, — оба эти взрывчатые вещества могут в конце концов произвести приблизительно одну и ту же работу, как 'бы ни была велика разница в их юкоростягх взрыва. В данном случае имеет место то же соотношение, как и для электрической энергии и энергии воды: превратится ли в работу ток в 100 А и 1 000 V напряжения или 1 000 А и 100 V напряжения, приводятся ли во вращение колеса турбины медленно движущейся массой воды большой реки или свергающимся в долину небольшим гарным ручьем, — энергетический эффект в каждом случае один и тот же, как ни различны наблюдаемые процессы. Порох раскалывает каменный уголь на небольшое число крупных, объемистых кусков; равное количество высокобризантного военного взрывчатого вещества дало бы вероятно меньшее количество угля, но зато превращенного в штыб и пыль; сила, направленная во-вне, была бы равномерно поглощена окружающей средой и не проявилась бы так, как это имеет место в случае порохового заряда.