Пиротехническая химия
Главная Начинающим пиротехникам Статьи Добавить статью Добавить материалы на сайт Поиск по сайту Карта книг Карта сайта
Книги в помощь
Военная история Изготовление и применение ВВ Пиротехника в военном деле Разное по пиротехнике Физика в пиротехнике Химия ВВ и составов
Новые книги
Яковлев Г.П. "122 мм самоходная пушка образца 1944 г." (Военное дело)

Суворов С. "Бронированная машина пехоты БМП -3 часть 1" (Военное дело)

Суарес Г. "Тактическое преимущество " (Военное дело)

Стодеревский И.Ю. "Автобиография записки офицера спецназа ГРУ " (Военное дело)

Соколов А.Н. "Альтернатива. Непостроенные корабли Российского императорского флота" (Военное дело)
О ВЗРЫВАХ И ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВАХ
О ВЗРЫВАХ И ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВАХ

1. … Приведём сперва примеры некоторых известных взрывов.

2. В обыденной речи слову «взрыв» придается значение гораздо более общее, нежели в науке.

Ведь говорят: «взрыв хохота», но такой взрыв едва ли представляет какую-либо опасность.

В науке «взрывчатыми веществами» называют такие химические соединения или смеси, которые при некоторых определённых условиях чрезвычайно быстро (тысячные доли секунды) изменяют своё химическое строение, обращаясь, если они были твёрдые или жидкие, в газы весьма высокой температуры (до 3000°) и весьма высокого давления (до 8000 атмосфер) и притом одновременно всей своей массой.

Скажем здесь же, что ни нефть, ни керосин, ни бензин в жидком виде под это определение не подходят — это вещества не взрывчатые, сами по себе. Смесь их паров, да и то в определенной пропорции с воздухом, дает взрывчатую газовую смесь: в этом их огромная разница по эффекту, который ничтожен по сравнению с эффектом истинно взрывчатого вещества, а, видимо, считали, что взрыв, скажем, 1000 т нефти по своему эффекту таков же, каков взрыв 1000 т пороху или динамита, и от него надо бежать на 10 км (6 миль).

Приведём сперва эффекты некоторых знаменитых взрывов.

3. В 1552 г. Казань, осаждённая Иваном Грозным, была отрезана от воды, ибо река Казанка была отведена от города, между тем татары не страдали от недостатка воды.

От пленных выпытали, что имеется скрытый подземный ключ и к нему тайный подземный ход, — здесь жители и берут воду.

Царь приказал подвести под тайник подкоп, заложить 11 бочек пороху и взорвать. 4 сентября 1552 г. был произведен взрыв: «Тайник взлетел на воздух вместе с казанцами, шедшими за водой, поднялась на воздух часть стены, и множество казанцев в городе было побито камнями и бревнами, падавшими с огромной высоты».

Сколько было пороху в каждой бочке, в истории Соловьева не сказано, — едва ли более 8 пудов, иначе с ними трудно обращаться, так что пороху было около 1.5 т, а вероятно не более 80 пудов.

В то же время под руководством того же немца «размысла» (инженера) велись ещё два подкопа под стены, взрыв был произведён 1 октября, войска пошли на штурм через образовавшиеся бреши, и Казань была взята.

Каковы были заряды и каково разрушение, — не указано, сказано лишь, что камни, люди, брёвна летели на воздух.

Вот в этом-то метательном действии и состоит характерная особенность взрыва.

Ещё один знаменитый пример.

4. В 1584/85 г. испанский герцог Парма осаждал Антверпен. Чтобы отрезать сообщение города с морем, он решил построить через реку Шельду мост. Ширина реки в этом месте 2400 ярдов (2200 м). Глубина посредине 73 фута (22 м). Под руководством двух итальянских инженеров Батиста Плато и Проперцио Барочио меньше чем в годичный срок был построен постоянный деревянный мост на свайных устоях и быках, с блокгаузами, вооруженными сильной артиллерией и непроницаемыми для пуль брустверами для стрелков.

Между устоями были заведены прочные боны и плоты.

В Антверпене был тоже искусный итальянский инженер Джиамбелли, родом из Мантуи; он за несколько лет перед тем предлагал свои услуги испанцам, но ему было отказано, и он поступил на службу к восставшим голландцам.

Джиамбелли предложил построить два «адских брандера» «Удачу» в 70 т и «Надежду» в 80 т.

На каждом из них он устроил прочный, со стенами и сводом в 6 футов толщиною, каменный погреб. В этот погреб было погружено 7000 англ. фунтов (3500 кг) пороху, и поверх и по сторонам погреба навалены булыжники, старые цепи, железный лом, бревна и т. п. На палубе была устроена легкая надстройка, загруженная щепой, дровами, смоленой паклей, чтобы «придать судну вид обыкновенного брандера. Сюда же на «Удаче» был выведен фитиль из погреба, а на «Надежде», кроме такого же фитиля, в самый погреб был помещён часовой механизм с будильником, но только будильник, вместо того чтобы звонить, приводил в действие запальный механизм из кремней и огнив, окружённых пороховой мякотью.

В ночь на 4 апреля 1585 г. было пущено 30 обыкновенных горящих брандеров, а с ними и 2 адских.

Для отражения на мост собралось множество войск во главе с самим герцогом Парма.

Все более лёгкие брандеры были перехвачены и либо отбуксированы к берегу, либо потоплены. «Удача« и «Надежда» достигли моста, под которым и застряли: их начали тушить, заметили фитили, которые тотчас же уничтожили. «Удача» была обезврежена на самом деле, а «Надежда» лишь видимо, ибо присутствие часового механизма обнаружено не было. Вскоре раздался страшный взрыв, который был слышен по всей западной Фландрии, т.е. километров на 70–80.

Мост был разрушен на протяжении 600 футов; более 800 человек убито, ещё больше ранено падавшими сверху булыжниками и обломками камня, железа и дерева. Герцог Парма тяжко контужен бревном. Придонная волна перекинулась через береговые дамбы и затопила прилегающие поля и луга.

Энергичный герцог не пал духом, мост вскоре был исправлен, и Антверпен взят.

Но, кроме упомянутых прямых последствий, взрыв имел ещё несравненно более важные последствия косвенные: команды испанских военных судов в каждом брандере, в каждом горящем неприятельском судёнышке стали видеть «адский брандер» и впадали в панику, что и сказалось через два года.

5. В 1587 г. испанский король Филипп II объявил войну Англии, в которой тогда царствовала королева Елизавета, сестра его первой жены Марии. Он сватал после смерти Марии и красавицу Елизавету, она была не прочь выйти за него замуж, но парламент и министры этому браку воспротивились, и Филипп затаил злобу против Англии [16].

Поссорившись с королевой из-за серебра, Филипп пришел в ярость и объявил Англии войну.

Он снарядил флот «Непобедимую армаду» из 130 больших судов с 2431 орудием и многих гребных и мелких судов, посадил на него 19197 человек десантных войск, сверх 8050 человек судовых команд, кавалерийского генерала герцога Медина Сидония произвел в «адмиралы океана» и, подчинив ему семь настоящих опытных адмиралов, отправил завоевывать Англию.

От берегов Англии Медина Сидония. был отбит, высадку произвести не удалось, и он пошел к берегам Фландрии (теперешняя Бельгия) на соединение с герцогом Парма.

В воскресенье 31 июля 1588 г. испанский флот в числе 108 судов стоял расцвеченный флагами на открытом рейде у Кале.

В ночь показались с юга горящие английские брандеры, пущенные по ветру.

На «Армаде» произошла невообразимая паника, суда рубили якорные канаты, ставили паруса, сваливались между собою и бежали, не обращая внимания на «адмирала океана», по ветру вдоль Фландрского побережья на север. Здесь плавание особенно трудное ввиду множества мелей, на которых многие суда и погибли.

Ни один брандер не сцепился, ни одно судно не пострадало от огня, все брандеры раскидало по берегу, где они и догорели без всякого взрыва.

Тем не менее это было начало окончательной гибели армады, из которой в Испанию вернулось лишь 21 большое судно и 21 малое.

Вот к чему в конце концов привел не самый взрыв «адского брандера» в Антверпене, а боязнь взрыва подобного брандера и возникшая от этой боязни паника во флоте при стоянке у Кале.

6. Едва ли не самый большой из известных взрывов произошел лет 15 тому назад в городе Оппельн, в Германии.

Здесь был завод, изготовляющий искусственное азотистое удобрение; как побочный продукт, получался аммоний, и так как спросу на него не было, то его и сваливали в обширную, глубокую (4–6 м) яму, оставшуюся после выемки глины для уже давно закрытого кирпичного завода. За несколько лет там накопилось около 8000 т аммония, и он так слежался, что образовал как бы сплошную скалу.

Придумали что-то немцы, появился на аммоний спрос, и стал он в цене, надо его продавать, а как попробовали, оказалось, что его не берёт ни лопата, ни лом, ни кирка.

Решили бурить шурфы и взрывать малыми зарядами крупнозернистого чёрного пороха. Проделали отдельные опыты, — всё благополучно. Сдали работу подрядчику, строго наказав ему применять черный порох и малые заряды. Так вначале подрядчик и делал, но увидав, что работа подвигается медленно, он своим умом решил: «Кто же теперь чёрным порохом работает, ведь уже много лет я рока-роком работаю», и, никого не спрашивая, заложил он несколько зарядов рока-рока. Действие этого вещества бризантное, и вызвало оно детонацию, т. е. мгновенный взрыв всей массы в 8000 т аммония.

От химического завода не осталось и следа, больше половины города Оппельна разрушено до основания, убито более 2000 человек, по другим сведениям до 4000 человек, осколки и камни летели на 5–10 км кругом, а один осколок стального угольника пробил крышу дома в 15 км от места взрыва.

7. Слова «крупнозернистого», «бризантное», «детонация» требуют некоторого пояснения.

Чёрный порох не обращается в газы мгновенно, а горит с поверхности каждого зерна в отдельности, причём скорость горения повышается по мере увеличения давления и температуры; под скоростью горения надо разуметь толщину сгорающего в единицу времени (скажем — секунду) слоя.

Положим для простоты рассуждения, что имеется по килограмму пороха в кубических зернах, у одного с ребром по 1 мм, у другого с ребром по 1 см.

Удельный вес пороха примем равным единице, тогда пороха первого сорта (мелкозернистого) у нас будет 1000000 зёрен, пороха второго сорта (крупнозернистого) будет 1000 зёрен.

Поверхность каждого мелкого зерна будет 6 мм2, т.е. 0.06 см2. Поверхность каждого крупного зерна 6 см2 (в оригинале опечатка, исправлено редактором). Общая поверхность всех мелких зерен будет 60000 см2, общая же поверхность всех крупных зерен будет всего 6000 см2.

Примем для простоты рассуждения, что скорость горения обоих порохов одинакова, и положим, что в течение какого-либо промежутка времени сгорела толща в 1/10 мм, тогда объём мелких зерен будет (0.83) = 0.512 см3, т.е. почти половина всего количества мелкозернистого пороха уже сгорит.

Ребро зёрен крупнозернистого пороха будет 9.8 мм, объём зерна 960.4 мм3, значит, крупнозернистого пороха за это время сгорит всего 4% полного количества.

Отсюда ясно, что нарастание давления и нарастание температуры у мелкого пороха будет происходить гораздо быстрее, нежели у крупного.

Действие мелкого пороха резкое, действие крупного — мягкое, постепенное.

Некоторое грубое суждение о скорости горения чёрного пороха можно получить по исследованию быстроты нарастания давления в канале орудия. При размерах зерен около 4–5 мм наибольшее давление наступает примерно через 0.005 секунды, значит, скорость горения порядка 0,5 м в секунду, это при выстреле из орудия, а на свободном воздухе — всего около 2 см в секунду.

Совершенно иное явление представляет собою детонация.

Чёрный порох не есть химическое соединение, а механическая смесь трех веществ: селитры, серы и угля, примерно, в пропорции по весу 75, 10 и 15%; изобретение его относят к 1300-м годам.

В порохе при взрыве главный процесс состоит в том, что сера и уголь сгорают за счёт кислорода, содержащегося в селитре; поэтому этот процесс и идет постепенно и сравнительно медленно.

В этом смысле чёрный порох представляет быстро горящее вещество, не требующее для своего горения подачи кислорода извне, а содержащее и кислород, и горючие вещества в самом себе.

8. С 1860-х годов в технике стали применяться взрывчатые вещества, представляющие собою не механические смеси, а химические соединения.

Эти вещества получили названия: «гремучее серебро», «гремучая ртуть», «нитроглицерин», «гремучий хлопок», или «пироксилин» и проч.

Наиболее дешёвыми были нитроглицерин и пироксилин, но первый из них был весьма опасен в обращении, второй громоздкий и легко воспламеняющийся.

Прибавкой кизельгура — особый вид пористой почвы — сделали нитроглицерин безопасным; пироксилин же стали прессовать и достигли безопасности и удобства обращения с ним.

Затем с конца 1880-х годов появилось множество подобных взрывчатых веществ, представляющих химические соединения; они нашли широкое распространение в военном деле под названием «мелинит», «шимоза», «лидит», «тринитротолуол» (тол), «тринитрофенол», «тетрил» и др.

Все эти вещества оказались обладающими свойствами детонации.

Это свойство состоит в том, что если в непосредственном соприкосновении с большою массою (скажем 100 кг) этих веществ взорвать запал из ничтожного количества (2 г) гремучего серебра или гремучей ртути, то вся масса почти мгновенно превращается в газ, или, точнее говоря, в смесь разных газов с выделением большого количества тепла, так что температура этих газов достигает до 3000° и давление — до 8000 атмосфер. Скорость распространения этого процесса по веществу составляет тысячи (до 8000) метров в секунду, а не доли метра, как для зёрен чёрного пороха.

Это моментальное разложение и составляет явление детонации

Здесь процесс идёт не по поверхности, распространяясь от неё в толщу вещества, а от центра запала волнами во все стороны.

Таким образом, порох при выстреле в орудии горит, заряд тола, которым снаряжена бомба, при ударе её о борт корабля детонирует.

При детонации больших количеств (десятки тонн) динамита, тола и проч. детонация передаётся по почве на некоторое расстояние, но сравнительно небольшое, смотря по грунту, в твёрдом дальше, в рыхлом ближе, но эти расстояния не велики, едва ли более 10 м.

Детонирующие вещества обладают так называемым бризантным, т.е. дробящим действием, их эффект практически не зависит от толщины оболочки. Действие же пороха тем эффективнее, чем оболочка прочнее, т.е. чтобы она разрушилась лишь когда весь порох сгорел и количество газов, давление и температура их достигли наибольшей величины.

Видно, что Джиамбелли был знаток своего дела; если бы он просто положил свои 7000 фунтов пороху в трюм брандера или в погреб, ограниченный простыми деревянными переборками, он получил бы сравнительно ничтожный эффект.

9. Кроме указанных выше взрывчатых веществ, которые все суть твёрдые тела, за исключением неупотребляемого в чистом виде нитроглицерина, представляющего жидкость, есть ещё взрывчатые газовые смеси, которых множество.

Всем известно, что смесь водорода и кислорода взрывается от малейшей электрической искры или малейшего пламени.

Что же при этом происходит: горение — как пороха — или детонация?

Исследование этого и подобных ему явлений показало, что здесь происходит детонация, но скорость её распространения составляет не тысячи метров в секунду, а десятки (около 30 м), температура весьма высокая — до 2500°, но давление небольшое — не более 10 атмосфер, соответственно этому небольшому давлению и эффект по сравнению с эффектом пороха, мелинита или динамита ничтожный.

Как уже сказано, таких взрывчатых смесей множество, например, обыкновенный светильный газ в смеси с воздухом дает гремучую, т.е. взрывчатую, смесь, к этой категории относится и рудничный газ.

По развивающимся температурам и давлениям взрыв этих газовых смесей даёт меньший эффект, нежели смесь водорода с кислородом.

10. К какой же категории относятся нефть и её продукты: керосин, бензин, лигроин и проч.? В обыденной речи часто можно слышать: «взорвалась нефть», «взорвался бензин» и т.д.; как понимать эти выражения?

Все эти выражения фигуральные и употребляются лишь для простоты и краткости речи.

Мы видели, что существенным признаком взрывчатых веществ служит: сгорать или разлагаться за счёт веществ, в них самих содержащихся, без притока кислорода извне, поэтому их горение (порохи) или детонация происходит во всей массе с весьма большою скоростью.

Порох одинаково взорвётся (сгорит) и в атмосфере азота, и в пустоте, и в атмосфере углекислоты и проч., в которых ни нефть, ни керосин, ни бензин не горят, — что же у них взрывается?

Все эти жидкости содержат в своём составе более или менее летучие вещества — всем известно, как быстро «сохнет», т.е. испаряется бензин. Вот эти-то пары, находясь в закрытом или вообще мало вентилируемом пространстве, смешиваясь с воздухом, образуют взрывчатые газовые смеси, подобные гремучему газу, представляющему смесь водорода с кислородом.

Отличительное свойство этих смесей состоит в том, что они взрывчаты не при всякой пропорции составных частей, а лишь при более или менее тесно ограниченной; так, для паров бензина эта пропорция составляет от 2 до 6% паров по отношению к воздуху. Такая смесь взрывается от малейшей искры электрической или образующейся, скажем, при ударе металла о металл, или от малейшего пламени.

Если цистерна содержит самую жидкость (бензин, керосин и т.д.), то эта жидкость после взрыва её паров загорается и горит на своей свободной поверхности, соприкасающейся с воздухом; если жидкость эта разольётся на воду, то, будучи легче воды, она на воде плавает и продолжает с поверхности гореть.

В смысле разрушительного действия взрыв порожнего танка или порожней цистерны гораздо опаснее взрыва танка, или цистерны, заполненной керосином, бензином или нефтью.

В самом деле, пусть ёмкость танка 1000 м3. Когда он загружен, то в нём оставляется около 4% свободного объёма для температурного расширения товара на случай его нагревания солнцем или теплой водою моря; таким образом, взрывчатой смеси будет 40 м3, или, по весу, 52 кг.

Если же танк порожний, то весь его объём заполнится взрывчатой смесью, т.е. её будет 1000 м3, или 1300 кг. Очевидно, что эффект взрыва будет, примерно, в 20 раз больше, нежели в первом случае, а вот если бы сама нефть или керосин взрывались подобно толу или нитроглицерину, то в первом случае его было бы в танке около 900 т, и взрыв гружёного танка был бы в 700 раз сильнее, нежели порожнего…

11. Паника обыкновенно бывает массовой, впавшие в панику лишаются способности рассуждать, уподобляясь в этом случае баранам. Кому не приходилось видеть: гонят стадо баранов, шалун мальчишка сунул перед бараном палку, баран через неё прыгнул,мальчишка уже давно отдёрнул палку, а бегущие один за другим бараны всё продолжают на этом месте прыгать, как будто палка преграждает им путь.

В 1882 году я плавал, будучи в Морском училище, на корвете «Боярин». Наш отряд стал на якорь на Ревельском рейде, там уже стоял учебно-артиллерийский отряд, в котором была и броненосная батарея «Первенец», и нам рассказали про удивительный случай: вдруг с соседних судов видят, что с неё прыгают в воду одетые матросы — выкинет из пушечного порта фуражку, прыгнет за борт и плывёт прочь от своего корабля.

Сперва не поняли, думали — какое-то странное, небывалое учение. Что же оказалось? Испортилась у одного из котлов отводная труба верхнего или нижнего продувания, её временно заменили шлангом, который вывели за борт в ближайший к выходу из кочегарки пушечный порт и конец привязали ворсой; при продувании шланг из этой завязки выскользнул и стал со свистом извиваться по палубе.

Какой-то мудрец из новобранцев, вместо того, чтобы крикнуть в кочегарку: «Кочегар, закрой продувание», заорал на всю палубу: «Братцы, крюйт-камера лопнет», подбежал к пушечному порту, бросил в него фуражку, а за ней и сам выскочил за борт, — и стали за ним, как бараны, бросаться за борт множество других новобранцев, и каждый перед тем, как прыгнуть в воду, снимет и выкинет фуражку.

Недаром сказано Соломоном: «Страх есть не что иное, как лишение помощи от рассудка».

Автор/контактное лицо:Академик Алексей Николаевич Крылов
Контактный e-mail:


Изменить/удалить
Реклама
 
 
Авторские права © 2010 PiroChem. Все права защищены.