Бажин в.е. взрыв, взрывчатые вещества, их применение — файл n1.doc

Начало в жидком виде

История современных взрывчатых веществ начинается в 1846 году, когда итальянский ученый Асканио Собреро впервые получил нитроглицерин — сложный эфир глицерина и азотной кислоты. Собреро достаточно быстро обнаружил взрывчатые свойства бесцветной вязкой жидкости и потому поначалу назвал полученное соединение пироглицерином.

Альфред Нобель — человек, создавший динамит.
Трехмерная модель молекулы нитроглицерина.

По современным представлениям нитроглицерин — весьма посредственная взрывчатка. В жидком состоянии он слишком чувствителен к удару и нагреву, а в твердом (охлажденном до 13°С) — к трению. Фугасность и бризантность нитроглицерина сильно зависят от способа инициирования, а при использовании слабого детонатора мощность взрыва сравнительно невелика. Но тогда это было прорывом — мир еще не знал подобных веществ.

Практическое использование нитроглицерина началось лишь спустя семнадцать лет. В 1863 году шведский инженер Альфред Нобель конструирует пороховой капсюль-воспламенитель, позволяющий использовать нитроглицерин в горном деле. Спустя еще два года, в 1865 году, Нобель создает первый полноценный капсюль-детонатор, содержащий фульминат ртути. При помощи такого детонатора можно инициировать практически любое бризантное взрывчатое вещество и вызвать полноценный взрыв.

В 1867 году появляется первая взрывчатка, пригодная для безопасного хранения и транспортировки, — динамит. Девять лет потребовалось Нобелю на то, чтобы довести технологию производства динамита до совершенства — в 1876 году был запатентован раствор нитроцеллюлозы в нитроглицерине (или «гремучий студень»), который до сегодняшнего дня считается одним из самых мощных взрывчатых веществ бризантного действия. Именно из этого состава готовился знаменитый динамит Нобеля.

Выдающийся химик и инженер Альфред Нобель, фактически изменивший лицо мира и давший реальный толчок развитию современной военной и, косвенно, космической технике скончался в 1896 году, прожив 63 года. Имея слабое здоровье, он так увлекался работой, что часто забывал поесть. На каждом из его заводов строилась лаборатория, чтобы неожиданно приехавший хозяин мог продолжить эксперименты без малейшей задержки. Он был и генеральным директором своих заводов, и главным бухгалтером, и главным инженером и технологом, и секретарем. Жажда познания была основной чертой его характера: «Вещи, над которыми я работаю, действительно чудовищны, но они так интересны, так совершенны технически, что становятся привлекательными вдвойне».

Общая характеристика

Вскрытие входной двери с помощью компактного подрывного заряда (2008 год)

Любое взрывчатое вещество обладает следующими характеристиками:

• способность к экзотермическим химическим превращениям
• способность к самораспространяющемуся химическому превращению

Важнейшими характеристиками взрывчатых веществ являются:

• скорость взрывчатого превращения (скорость детонации или скорость горения),
• давление детонации,
• теплота (удельная теплота) взрыва,
• состав и объём газовых продуктов взрывчатого превращения,
• максимальная температура продуктов взрыва (температура взрыва),
• чувствительность к внешним воздействиям,
• критический диаметр детонации,
• критическая плотность детонации.

При детонации разложение взрывчатых веществ происходит настолько быстро (за время от 10−6 до 10−2сек), что газообразные продукты разложения с температурой в несколько тысяч градусов оказываются сжатыми в объёме, близком к начальному объёму заряда. Резко расширяясь, они являются основным первичным фактором разрушительного действия взрыва.

Различают два основных вида действия взрывчатых веществ: бризантное (местного действия) и фугасное (общего действия).

Существенное значение при хранении взрывчатых веществ и обращении с ними имеет их стабильность.

В прикладных сферах широко используется не более двух-трёх десятков взрывчатых веществ и их смесей. Основные характеристики наиболее распространённых из них сведены в следующую таблицу (данные приведены при плотности заряда 1600 кг/м3):

Применение

Работа сапёров противоминного центра минобороны России в Алеппо (Сирия, 2021 год) Ежегодно в мире производится несколько миллионов тонн взрывчатых веществ. Ежегодный расход взрывчатых веществ в странах с развитым промышленным производством даже в мирное время составляет сотни тысяч тонн. В военное время расход взрывчатых веществ резко возрастает. Так, в период 1-й мировой войны в воюющих странах он составил около 5 миллионов тонн, а во 2-й мировой войне превысил 10 миллионов тонн. Ежегодное использование взрывчатых веществ в США в 1990-х годах составляло около 2 миллионов тонн.

Военное применение

В военном деле взрывчатые вещества используются в качестве метательных зарядов для различного рода оружия и предназначаются для придания снаряду (пуле) определенной начальной скорости.

Промышленное применение

Взрывчатые вещества широко используются в промышленности для производства различных взрывных работ.

Существуют произведения монументального искусства, изготовленные с помощью взрывчатых веществ (монумент Crazy Horse в штате Южная Дакота, США).

В Российской Федерации запрещена свободная реализация взрывчатых веществ, средств взрывания, порохов, всех видов[источник не указан 1008 дней

]ракетного топлива, а также специальных материалов и специального оборудования для их производства, нормативной документации на их производство и эксплуатацию.

Научное применение

В научно-исследовательской сфере взрывчатые вещества широко используются как простое средство достижения в экспериментах значительных температур, сверхвысоких давлений и больших скоростей.

4. Пироксилин.

5. Нитроглицерин.

1. Тротил — является мощным бризантным взрывчатым веществом, сравнительно безопасным и удобным в обращении.

Это твердое кристаллическое вещество бледно-желтого цвета, почти не растворимое в воде.

Температура вспышки + 259 — 300
градусов.

Химически очень стойкий, не взаимодействует с металлами. При длительном нагревании при температуре свыше + 150° подвергается частичному разложению. При зажжении на открытом воздухе лучом огня — горит коптящим пламенем.

К механическим воздействиям мало чувствителен, при простреле пулей, как правило, не взрывается.
При полной детонации выделяется черный дым, при неполной — желтый.

Хранить надо в темном, защищенном от лучей солнца месте, так как от прямых солнечных лучей тротил буреет и становится чувствительнее к удару.

Для применения в бронебойных снарядах его флегматизируют, но в этом случае он теряет свою мощность на 15%. Тротил в плавленном и прессованном виде идет на снаряжение снарядов, мин, торпед и т. п.

2. Тетрил — это твердое мелкокристаллическое вещество бледно-желтого цвета.

Температура вспышки +190 — 194°.

По мощности превосходит тротил. Однако сравнительно высокая чувствительность к механическим воздействиям и дороговизна производства ограничивают область его применения, и тетрил применяется в детонаторах взрывателей и в капсюлях-детонаторах для взрыва менее чувствительных бризантных взрывчатых веществ.

3. А —XI —2 — это мощное бризантное взрывчатое вещество, получившее широкое применение в годы Великой Отечественной войны.

4. Пироксилин — получается путем обработки клетчатки (хлопка, волокон дерева, льна, смолы, хлопчатобумажных концов) азотной кислотой в присутствии серной кислоты.

Это твердое малогигроскопическое вещество. Температура вспышки + 138 — 200°. На открытом воздухе горит спокойно.
При воспламенении большого количества может произойти взрыв.

Чувствительность зависит от плотности и содержания влаги.

Сухой — крайне опасен при обращении и хранении и требует мер предосторожности. При содержании 25% влаги — безопасен и, допускается к перевозке

При содержании 25% влаги — безопасен и, допускается к перевозке.

Погруженный в воду, а затем высушенный, не изменяет своих качеств.

Влажный, но замерзший, по своей чувствительности не уступает сухому.

Чувствительность к удару выше, чем у тротила. Скорость детонаций 6500 метров в секунду. Применяется для изготовления бездымных порохов.

5. Нитроглицерин  получается действием смеси азотной и серной кислот на глицерин.

Это мощное, весьма чувствительное бризантное взрывчатое вещество, представляющее собой маслянистую бесцветную жидкость.

Застывает при температуре + 8° и ниже. Температура вспышки + 180°. Пары его ядовиты.

Весьма чувствителен и взрывается от удара, трения, сотрясения, в результате саморазложения и потому неудобен в обращении.

Горение больших его количеств заканчивается взрывом. Скорость
детонации 800 — 900 метров в секунду. Применяется для изготовления бездымных
порохов и динамитов.

Техника безопасности при работе с взрывоопасными веществами

Список травм, которые может получить человек из-за несчастных случаев, связанных со взрывчатыми веществами, весьма и весьма обширен: термические и химические ожоги, контузия, нервный шок от удара, ранения от осколков стеклянной или металлической посуды, в которой находились взрывоопасные вещества, повреждения барабанной перепонки. Поэтому техника безопасности при работе со взрывоопасными веществами имеет свои особенности. Например, при работе с ними необходимо иметь предохранительный экран из толстого органического стекла или другого прочного материала. Также тот, кто непосредственно работает со взрывоопасными веществами, должен быть облачен в защитную маску или даже шлем, перчатки и передник из прочного материала.

Немного истории

Человек испокон веков пытался создать вещества, которые при определенном воздействии извне вызвали взрыв. Естественно, делалось это далеко не в мирных целях. И одним из первых широко известных взрывчатых субстанций стал легендарный греческий огонь, рецепт которого до сих пор точно неизвестен. Затем последовало создание пороха в Китае приблизительно в VII веке, который как раз, наоборот, сначала использовали в развлекательных целях в пиротехнике, а лишь потом приспособили для военных нужд.

На несколько столетий утвердилось мнение, что порох является единственным известным человеку взрывчатым веществом. Только в конце XVIII века был открыт фульминат серебра, который небезызвестен под необычным названием “гремучее серебро”. Ну а после этого открытия появились пикриновая кислота, “гремучая ртуть”, пироксилин, нитроглицерин, тротил, гексоген и так далее.

Классификация

Взрывчатые вещества имеют несколько классификаций. На основе своих свойств они подразделяются следующим образом:

• Инициирующие – находят применение для подрыва других ВВ. Они имеют высокую чувствительность к факторам инициации и обладают большей скорости детонации. А также их еще называют первичные ВВ, которые способны взорваться от слабого механического воздействия. В группу входит: диазодинитрофенол, гремучая ртуть.
• Бризантные взрывчатые вещества – характерны большой бризантностью и применяются как основной заряд для большей части боеприпасов. Это вторичные взрывчатые вещества, имеющие меньшую чувствительность к внешним воздействиям по отношению к первичным ВВ. В своем химическом составе они содержат нитраты и их соединения, обладают мощным взрывным действием. Для их взрыва используют небольшое количество инициирующих веществ.
• Метательные – служат источником энергии для метания пуль, снарядов, гранат. К ним относятся разного вида ракетные топлива и порох.
• Пиротехнические составы – используют для специальных боеприпасов. Сгорая, они дают характерный эффект – сигнальный, осветительный.

Кроме этого, по физическому состоянию они бывают:

• твердые;
• жидкие;
• газообразные;
• эмульсионные;
• суспензии;
• пластичные;
• гелеобразные;
• эластичные.

Общие понятия

Взрыв – это стремительное преобразование взрывчатого вещества в значительное количество чрезвычайно сжатых и нагретых газов, которые, расширяясь, совершают следующую работу: перемещают, дробят, разрушают, выбрасывают.

Смотреть галерею

Взрывчатое вещество подразумевает собой механическую смесь или соединения химических элементов, которые могут быстро преобразоваться в газы. Взрыв похож на горение угля или дров, но различается большой скоростью протекания этого процесса, которая часто составляет десятитысячные доли секунды. В зависимости от скорости превращения взрывы подразделяют так:

• Горение. Передача энергии от одного слоя вещества к другому совершается вследствие теплопроводности. С небольшой скоростью протекает процесс горения и возникновения газов. Такой взрыв свойственен пороху, при котором пуля выбрасывается, но гильза не разрушается.
• Детонация. Энергия от слоя к слою передается практически мгновенно. Газы образуются со сверхзвуковой скоростью, давление стремительно увеличивается, и происходят сильные разрушения. Такой взрыв присущ гексогену, аммониту, тротилу.

Для того чтобы начался процесс взрыва, требуется воздействие извне на взрывчатое вещество, которое бывает следующих типов:

• детонационное – взрыв рядом другого ВВ;
• тепловое – нагревание, искра, пламя;
• химическое – химическая реакция;
• механическое – трение, накол, удар.

Взрывчатого типа вещества неодинаково реагируют на воздействия извне:

• некоторые способны быстро взрываться;
• другие – чувствительны только к определенному воздействию;
• третьи могут взрываться даже без всякого влияния на них.

Взрывчатый краситель

В 1868 году британскому химику Фредерику-Августу Абелю после шестилетних исследований удалось получить прессованный пироксилин. Однако в отношении тринитрофенола (пикриновой кислоты) Абелю была отведена роль «авторитетного тормоза». Еще с начала XIX века были известны взрывчатые свойства солей пикриновой кислоты, но о том, что сама пикриновая кислота способна к взрыву, никто не догадывался до 1873 года. Пикриновая кислота на протяжении века использовалась как краситель. В те времена, когда началось оживленное испытание взрывчатых свойств разных веществ, Абель несколько раз авторитетно заявлял о том, что тринитрофенол абсолютно инертен.

Трехмерная модель молекулы тринитрофенола.

Герман Шпренгель был немцем по происхожде-нию, но жил и работал в Великобритании. Именно он дал французам воз-можность заработать денег на секретном мелините.

В 1873 году немец Герман Шпренгель, создавший целый класс взрывчатых веществ, убедительно показал способность тринитрофенола к детонации, но тут возникла другая сложность — прессованный кристаллический тринитрофенол оказался очень капризным и непредсказуемым — то не взрывался, когда надо, то взрывался, когда не надо.

Пикриновая кислота предстала перед французской Комиссией по взрывчатым веществам. Было установлено, что она — мощнейшее бризантное вещество, уступающее разве только нитроглицерину, но ее слегка подводит кислородный баланс. Также выяснили, что сама пикриновая кислота обладает низкой чувствительностью, а детонируют ее соли, образующиеся при длительном хранении. Эти исследования положили начало полному перевороту во взглядах на пикриновую кислоту. Окончательно недоверие к новому взрывчатому веществу было рассеяно работами парижского химика Тюрпена, который показал, что плавленая пикриновая кислота неузнаваемо меняет свои свойства по сравнению с прессованной кристаллической массой и совершенно теряет свою опасную чувствительность.

Это интересно: позже выяснилось, что сплавлением решаются проблемы с детонацией у сходной с тринитрофенолом взрывчатки — тринитротолуола.

Такие исследования, разумеется, были строго засекречены. И в восьмидесятые годы XIX века, когда французы стали выпускать новое взрывчатое вещество под названием «мелинит», Россия, Германия, Великобритания и США проявили к нему огромный интерес. Ведь фугасное действие боеприпасов, снаряженных мелинитом, выглядит внушительным и в наши дни. Активно заработали разведки, и спустя недолгое время тайна мелинита стала секретом Полишинеля.

В 1890 году Д. И. Менделеев писал морскому министру Чихачеву: «Что же касается до мелинита, разрушительное действие коего превосходит все данные испытания, то по частным источникам с разных сторон однородно понимается, что мелинит есть не что иное, как сплавленная под большим давлением остывшая пикриновая кислота».

Октоген

В 1942 году американский химик Бахманн, проводя опыты с гексогеном, случайно обнаружил новое вещество октоген, причем в виде примеси. Свою находку он предложил военным, однако те отказались. Между тем, через несколько лет, после того, как удалось стабилизировать свойства этого химического соединения, в Пентагоне всё же заинтересовались октогеном. Правда, в чистом виде в военных целях он широко не применялся, чаще всего в литьевой смеси с тротилом. Эта взрывчатка получила название «октолом». Она оказалась на 15% мощнее гексогена. Что касается её эффективности, то считается, что один килограмм октогена произведет столько же разрушений, что и четыре килограмма тротила.

Впрочем, в те годы производство октогена было в 10 раз дороже изготовления гексогена, что сдерживало его выпуск в Советском Союзе. Наши генералы подсчитали, что лучше произвести шесть снарядов с гексогеном, чем один – с октолом. Именно поэтому так дорого обошелся американцам взрыв склада боеприпасов во вьетнамском Куи-Нгоне в апреле 1969 года. Тогда официальный представитель Пентагона заявил, что из-за диверсии партизан ущерб составил 123 миллиона долларов, или примерно 0.5 млрд. долларов в нынешних ценах.

В 80-х годах прошлого века после того, как советские химики, в том числе и Е.Ю. Орлова, разработали эффективную и недорогую технологию синтеза октогена, в больших объемах он стал выпускаться и у нас.

Понятие и классификация

Выражаясь простым языком, взрывоопасные вещества – это специальные вещества или их смеси, которые при определенных условиях могут взорваться. Этими условиями могут выступать повышение температуры или давления, толчок, удар, звуки конкретных частот, а также интенсивное освещение или даже легкое прикосновение.

Например, одним из самых известных и распространенных взрывоопасных веществ считается ацетилен. Это бесцветный газ, который к тому же не имеет запаха в чистом виде и легче воздуха. Применяющемуся на производстве ацетилену свойственен резкий запах, который ему придают примеси. Широкое распространение он приобрел в газовой сварке и резке металлов. Ацетилен может взорваться при температуре 500 градусов Цельсия или при длительном соприкосновении с медью, а также серебром при ударе.

На данный момент известно очень много взрывоопасных веществ. Классифицируются они по многим критериям: состав, физическое состояние, взрывчатые свойства, направления применения, степень опасности.

По направлению применения взрывчатые вещества могут быть:

• промышленными (используются во многих отраслях: от горного дела до обработки материалов);
• опытно-экспериментальными;
• военными;
• специального предназначения;
• антисоциального применения (зачастую сюда относятся кустарно изготовленные смеси и вещества, которые используются в террористических и хулиганских целях).

Классификация бризантных взрывчатых веществ

Бризантные вещества повышенной мощности

Обладают повышенной скоростью детонации (7500-8500 м/c) и энергией взрыва. Имеют большую чувствительность к начальному импульсу, взрываются от любого капсюля-детонатора, от удара винтовочной пули. От действия открытого огня загораются и горят интенсивно, без копоти и дыма белым или светло-жёлтым пламенем; горение может перейти во взрыв.

Разновидности:

• ТЭН — тетранитропентааэритрит — (CH₂ONO₂)₄C — белый кристаллический порошок;
• Нитроглицерин — глицеринтринитрат — CHONO₂(CH₂ONO₂)₂ — маслообразная бесцветная прозрачная жидкость;
• Гексоген — тримстилентринитроамин — (CH₂)₃N₃(NO₂)₃ — мелкокристаллическое вещество белого цвета без вкуса и запаха;
• Октоген — циклотетраметилентетранитрамин — C₄H₈N₈O₈ — аналог гексогена, однако отличается большей плотностью, более высокой температурой плавления и вспышки;
• Тетрил — тринитрофнилметилнитроамин — NO₂₃C₆H₂N(NO₂)CH₃ — светло-жёлтый, солоноватый на вкус кристаллический порошок.

Бризантные взрывчатые вещества нормальной мощности

Обладают большой стойкостью к внешним воздействиям (кроме динамитов), выдерживают длительное хранение.

Разновидности:

Тротил — тринитротолуол, тол, тритон, ТНТ — С6H2CH3(NO2)3 — кристаллическое вещество от светло-жёлтого до светло-коричневого цвета, горьковатое на вкус;
Пластит-4 — С4 — смесевое взрывчатое вещество, состоящее из гексогена (80-90%), полимерного связующего вещества и пластификатора, представляет собой однородную тестообразную массу светло-кремового цвета;
Динамиты — состоят из нитроглицерина с добавками нитроэфиров, селитры в смеси с древесной мукой и стабилизаторами

Обладают повышенной чувствительностью к механическим и тепловым воздействиям, требуют повышенной осторожности при транспортировке и ведении взрывных работ.
Тринитрофенол — пикриновая кислота, милинит, мелинит, шимозе — C6H2(NO2)3OH — жёлтый или ярко-жёлтый порошок, горький на вкус.

Бризантные взрывчатые вещества пониженной мощности

Обладают пониженной бризантностью и меньшей скоростью детонации (не более 5000 м/с). Уступают взрывчатым веществам нормальной мощности по бризантному действию, но равноценны им по работоспособности (фугасности). Основу таких веществ составляет аммиачная селитра, соединённая с наполнителями (взрывчатыми или горючими веществами: алюминиевой пудрой, древесной пылью и т. д.). Применяются в народном хозяйстве.

Основные свойства ВВ

Главными из них являются:

температура продуктов взрыва;
теплота взрыва;
скорость детонации;
бризантность;
фугасность.

На последних двух пунктах следует остановиться отдельно. Бризантность ВВ – это его способность разрушать прилегающую к нему среду (горную породу, металл, дерево). Данная характеристика во многом зависит от физического состояния, в котором находится взрывчатка (степень измельчения, плотность, однородность). Бризантность напрямую зависит от скорости детонации взрывчатого вещества — чем она выше, тем лучше ВВ может дробить и разрушать окружающие предметы.

Повышенной мощности: гексоген, тетрил, оксоген;
Средней мощности: тротил, мелинит, пластид;
Пониженной мощности: ВВ на основе аммиачной селитры.

Не менее важным свойством взрывчатых веществ является его фугасность. Это самая общая характеристика любого ВВ, она показывает насколько та или иная взрывчатка обладает разрушающей способностью. Фугасность напрямую зависит от количества газов, которые образовываются при взрыве. Следует отметить, что бризантность и фугасность, как правило, не связаны между собой.

Существует общепринятый способ определения мощности различных взрывчатых веществ. Это так называемый тротиловый эквивалент, когда мощность тротила условно принимается за единицу. Используя этот способ можно высчитать, что мощность 125 гр тротила равна 100 гр гексогена и 150 гр аммонита.

Чтобы лучше показать, насколько важна эта характеристика взрывчатого вещества, можно сказать, что американцы разработали специальный стандарт (STANAG 4439) для чувствительности взрывчатых веществ. И на это им пришлось пойти не от хорошей жизни, а после череды тяжелейших несчастных случаев: при подрыве на американской базе ВВС «Бьен-Хо» во Вьетнаме погибли 33 человека, вследствие взрывов на авианосце «Форрестол» были повреждены около 80 самолетов, а также после детонации авиаракет на авианосце «Орискани» (1966 год). Так что хороша не просто мощная взрывчатка, а детонирующая именно в нужный момент — и никогда больше.

Все современные ВВ – это либо химические соединения, либо механические смеси. К первой группе относятся гексоген, тротил, нитроглицерин, пикриновая кислота. Химические взрывчатые вещества, как правило, получают нитрованием различных видов углеводородов, что приводит к введению в их молекулы азота и кислорода. Ко второй группе – аммиачно-селитренные ВВ. В состав взрывчатых веществ подобного типа обычно входят вещества, богатые кислородом и углеродом. Для повышения температуры взрыва в смеси часто добавляют порошки металлов: алюминия, бериллия, магния.

Кроме всех вышеперечисленных свойств, любое взрывчатое вещество должно быть химически стойким и пригодным для длительного хранения. В 80-х годах прошлого века китайцы сумели синтезировать мощнейшую взрывчатку – трициклическую мочевину. Ее мощность превосходила тротил в двадцать раз. Проблема была в том, что через несколько дней после изготовления вещество разлагалось и превращалось в слизь, непригодную для дальнейшего использования.

Астролит

В начале 60-х прошлого века американская компания EXCOA презентовала новое взрывчатое вещество на основе гидразина, заявив, что оно в 20 раз мощнее тротила. Прибывших на испытания генералов Пентагона сбил с ног жуткий запах заброшенного общественного туалета. Впрочем, они были готовы его потерпеть. Однако ряд тестов с авиабомбами, заправленными астролитом А 1-5 показал, что взрывчатка оказалось лишь в два раза мощнее тротила.

После того, как чиновники Пентагона забраковали эту бомбу, инженеры из EXCOA предложили новую версию этого взрывчатого вещества уже под маркой «АСТРА-ПАК», причем для рытья окопов методом направленного взрыва. На рекламном ролике солдат тонкой струйкой поливал землю, а затем из укрытия детонировал жидкость. И окоп в человеческий рост – был готов. По своей инициативе компания EXCOA выпустила 1000 комплектов такой взрывчатки и отправила на вьетнамский фронт.

В реальности всё закончилось грустно и анекдотично. Полученные окопы источали такой отвратительный запах, что американские солдаты стремились их покинуть любой ценой, невзирая на приказы и опасность для жизни. Те же, кто оставался, теряли сознание. Неиспользованные комплекты военнослужащие за свой счет отправили назад – в офис фирмы EXCOA.