НА ГЛАВНУЮТЕКСТЫ КНИГ БКАУДИОКНИГИ БКПОЛИТ-ИНФОСОВЕТСКИЕ УЧЕБНИКИЗА СТРАНИЦАМИ УЧЕБНИКАФОТО-ПИТЕРНАСТРОИ СЫТИНАРАДИОСПЕКТАКЛИКНИЖНАЯ ИЛЛЮСТРАЦИЯ

Библиотечка «За страницами учебника»

Взрыв и его действие. Покровский Г. И. — 1954 г.

Профессор, доктор технических наук
Г. И. Покровский

Взрыв и его действие

*** 1954 ***



DjVu

 


PEKЛAMA Заказать почтой 500 советских радиоспектаклей на 9-ти DVD. Подробности...

Выставлен на продажу домен
mp3-kniga.ru
Обращаться: r01.ru
(аукцион доменов)



 

Полный текст книги
Формулы пропущены, вoзмoжны oшибки, сверяйте с оригиналом

 

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие 3
Что такое взрыв? 6
Краткие сведения о главнейших видах взрывчатых веществ 11
Как происходит взрыв взрывчатого вещества 13
Инициирование взрыва 18
Энергия и мощность взрыва 19
Расширение взрывных газов и образование ударной волны в окружающей заряд среде 23
Импульс взрыва 31
Удельный импульс взрыва в средах с различной плотностью 35
Разрушающее действие взрыва 36
Расчет зарядов при обычных взрывных работах по выбросу грунта 41
Направленный выброс взрывом грунта и горных пород 42
Кумуляция — средство получать сверхвысокую концентрацию энергии взрыва 61
Заключение 65


      ПРЕДИСЛОВИЕ
      Занятый мирным созидательным трудом, советский народ под руководством Коммунистической партии ведет широкое строительство заводов, фабрик, электростанций, жилых домов, школ, культурных учреждений. На службу этому строительству поставлены все достижения советской науки и техники. Мощные разнообразные машины и механизмы, созданные социалистической промышленностью, позволяют в кратчайшие сроки выполнять такие работы, на проведение которых при ручном способе потребовался бы труд сотен тысяч людей в течение многих лет.
      Среди средств, ускоряющих и облегчающих тяжелые и трудоемкие работы, в нашей стране широко применяется энергия взрывчатых веществ. Советские люди поставили могучую силу взрыва на службу строительства коммунизма и научились управлять ею. При помощи взрывчатых веществ выполняются самые разнообразные работы. Так, в тех случаях, когда на строительстве или при добыче полезных ископаемых нужно раздробить твердые горные породы, взрыв часто оказывается единственным средством практического решения такой задачи. Только после дробления горных пород взрывом их можно разрабатывать при помощи экскаваторов и других машин.
      Если строительные или горные работы ведутся в мягких грунтах, таких, как глина и песок, то взрыв также находит себе широкое применение. При помощи взрыва почти мгновенно можно выбросить огромные массы грунта и получить выемку для прокладки дороги или котлован для устройства фундамента какого-либо сооружения.
      Взрыв успешно применяется для углубления и расширения рек и водоемов, уничтожения ледяных заторов, осушения болот, корчевки пней, валки зданий и сооружений, подлежащих сносу, разделки крупного металлического лома и т. д.
      Советские инженеры успешно применили силу взрыва для строительства плотин путем выброса грунта в русло реки таким образом, чтобы из этого грунта возникла плотина определенной, заранее предусмотренной формы.
      Общеизвестно значение взрыва в военной технике.
      Значительное число средств поражения — артиллерийские снаряды, авиабомбы, мины, саперные подрывные средства — поражают противника действием взрыва.
      Работы советских ученых и инженеров в области взрывного дела приводят к созданию все более и более могущественных источников энергии взрыва, к усовершенствованию боевых способов применения взрыва, что повышает могущество наших Вооруженных Сил, стоящих на страже мирного труда советского народа.
      Взрыв имеет большое значение и в научных исследованиях. При помощи взрыва, например, вызывают в грунтах особые волны, называемые сейсмовзрывными. Эти волны распространяются внутрь массива горных пород и отражаются от более плотных слоев. Отраженные волны возвращаются к поверхности грунта и улавливаются особыми приборами. Таким путем геологи изучают строение горных пород на больших глубинах, что имеет важное значение при поисках полезных ископаемых.
      Широкое применение взрыва для производства различных работ в нашей стране началось только после Великой Октябрьской социалистической революции. Уже в первые годы Советской власти взрывчатые вещества в мирном строительстве использовались главным образом для корчевки пней, валки деревьев, а также для проведения оросительных и осушительных канав. Значительно расширилось применение взрывчатых веществ во время восстановительного периода. Особенно следует отметить большие взрывные работы, проведенные на строительстве электростанций, в частности, на строительстве первенца электрификации нашей страны Волховской ГЭС имени В. И. Ленина, на строительстве Земо-Авчальской ГЭС, 1-й Ереванской ГЭС и других.
      В период пятилеток, когда на всей необъятной территории нашей Родины развернулось широкое строительство заводов, фабрик, шахт, электростанций, взрывное дело стало мощным средством ускорения и облегчения трудоемких и тяжелых работ. Взрывные работы широко применялись на крупнейшей стройке первой пятилетки — Днепрострое, на строительстве Рионской, Свирской и других электростанций, при сооружении Туркестано-Сибирской железнодорожной магистрали. В последующие годы применение взрыва в различных областях строительства принимает еще более широкий размах.
      Особо важное значение имели взрывные работы прк строительстве железных дорог в отдаленных малонаселенных районах. Так, например, при строительстве железнодорожной линии, ведущей к Сучанскому угольному месторождению (Дальний Восток), был произведен взрыв Бархатного перевала, препятствовавшего проведению железной дороги. Подготовительные к взрыву работы велись в течение полутора месяцев. 15 ноября 1933 г. было подорвано 257 тонн взрывчатых веществ. Силой взрыва было поднято в воздух 93 000 кубических метров скальной породы и образована выемка длиной 220 метров, глубиной 20 метров и шириной 75 метров. Таких мощных взрывов в то время мировая практика еще не знала.
      Выдающимся по количеству примененного взрывчатого вещества является Коркинский взрыв, проведенный в 1936 г. В результате взрыва 1 800 тонн взрывчатого вещества (аммонита) образовалась траншея длиной 1000 метров, глубиной до 22 метров, шириной по верху в среднем 15 метров. Этот грандиозный взрыв открыл доступ к богатому месторождению бурых углей.
      В 1946 г. на строительстве Фархадской ГЭС было подорвано 570 тонн взрывчатых веществ. Взрывом выброшено на поверхность свыше 80 000 кубических метров грунта. При ручной работе для этого потребовалось бы свыше 27 000 человеко-дней.
      При сооружении Волго-Донского судоходного канала имени В. И. Ленина для подготовки дна Цимлянского моря было подорвано около 150 000 пней, доходивших до 3 метров в диаметре. Такие пни не поддавались корчеванию самыми мощными тракторами.
      Советские ученые, инженеры и техники много сделали для теоретического исследования взрыва и развития его практического применения. Работы советских ученых позволили вскрыть физическую сущность взрыва и его действия, раскрыли новые возможности практического использования взрыва.
      В результате этого в настоящее время взрыв и его действие изучены и освоены советскими учеными и инженерами в такой мере, что самые трудные и сложные задачи, стоящие перед взрывной техникой, могут быть успешно и полноценно решены в интересах строительства коммунизма в нашей стране.
     
      ЧТО ТАКОЕ ВЗРЫВ?
      Взрыв представляет собой очень быстрое выделение большого количества энергии при превращении взрывчатого вещества во взрывные газы.
      Еще в 1749 г. великий русский ученый Михаил Васильевич Ломоносов указал, что взрыв обусловлен очень быстрым выделением значительного количества теплоты и большого объема газов. Газы при этом нагреваются, быстро расширяются и производят сильное давление на предметы, окружающие место взрыва. Этим обусловлены разрушения и перемещения, вызываемые действием взрыва.
      Для того, чтобы лучше понять, что такое взрыв, необходимо прежде всего ознакомиться с тем, как при взрыве выделяется энергия.
      Энергией, как известно, называется способность производить работу или иные изменения в окружающих нас телах (например, нагревание, намагничивание, получение электрических зарядов).
      М. В. Ломоносовым в 1748 г. был открыт основной закон природы, называемый законом сохранения энергии. Согласно этому закону энергия не возникает из ничего и не исчезает бесследно; она может только переходить из одной формы в другую в строго определенных соотношениях. Например, при сильном ударе происходит нагревание ударяющихся тел. В этом случае механическая энергия движения переходит в тепловую энергию.
      Выделяемая при взрыве энергия также не возникает из ничего. Энергия до взрыва уже содержится во взрывчатом веществе в скрытом виде.
      Таким образом, взрывчатое вещество представляет собой носитель большого запаса энергии.
      Чтобы выяснить, каким же образом запасена энергия внутри взрывчатого вещества, необходимо вспомнить, что всякое вещество состоит из мельчайших частиц, называемых молекулами. Каждая молекула в свою очередь состоит из атомов. Превращения вещества из одного вида в другой при химических реакциях в природе и технике происходят в результате изменения строения молекул. Атомы, входящие в состав молекул, перестраиваются, соединяются по-новому. В итоге появляются новые молекулы, в результате чего вещество изменяется. Например, при горении угля углерод, составляющий основную часть угля, соединяется с кислородом окружающего нас воздуха и вместо угля и кислорода получается углекислый газ. При этом выделяется значительная энергия и получаемый при горении угля углекислый газ сильно нагревается.
      Изменение температуры обусловлено движением молекул: чем быстрее движутся и сильнее сталкиваются молекулы, тем выше температура. Таким образом, если в результате перестройки молекул выделяется энергия, то это неизбежно связано с усилением движения молекул.
      При взрыве энергия также выделяется при перестройке молекул. Однако в отличие от горения перестройка молекул взрывчатого вещества происходит без взаимодействия с молекулами какого-либо другого вещества.
      Взрывчатое вещество способно при соответствующих условиях выделять значительную энергию за счет того, что молекулы взрывчатого вещества перестраиваются и преобразуются в молекулы взрывных газов. Эти молекулы при своем образовании получают очень большие скорости за счет запаса энергии, скрытого в молекулах взрывчатого вещества. В результате температура и давление взрывных газов оказываются весьма большими и газы быстро расширяются.
      Таким образом, при взрыве из малоподвижных и тесно связанных друг с другом молекул твердого, а иногда и жидкого взрывчатого вещества получаются быстро двигающиеся молекулы взрывных газов.
      Чтобы взрыв мог произойти, необходимо какое-то воздействие на взрывчатое вещество. Воздействие должно привести к превращению молекул взрывчатого вещества в молекулы взрывных газов. Такое превращение можно получить при сильном повышении давления и температуры в некоторой части заряда взрывчатого вещества. Это повышение может быть вызвано быстрым сжатием при ударе, электрической искрой, нагреванием при помощи проволочки, по которой идет электрический ток, и многими другими способами. При повышении температуры молекулы взрывчатого вещества начинают интенсивно двигаться и ударяться друг о друга.
      Необходимо отметить, что разные взрывчатые вещества обладают весьма различной чувствительностью к внешним воздействиям. Например, нагревание электрическим током, идущим по проводнику, может привести к взрыву только весьма чувствительные взрывчатые вещества, называемые инициирующими взрывчатыми веществами, о чем дальше сказано подробнее.
      При ударах некоторые молекулы взрывчатого вещества сильно деформируются и разрушаются. При разрушении возникают молекулы взрывных газов; эти молекулы движутся очень быстро и своими ударами могут разрушать дальнейшие молекулы взрывчатого вещества. Если первоначальное воздействие захватывает достаточно большой объем взрывчатого вещества, то выделившихся в этом объеме взрывных газов хватает, чтобы передать действие взрыва дальше, сжимая и разогревая окружающий их заряд. Таким образом, если взрыв захватил определенную часть заряда, то он самостоятельно и неудержимо распространяется дальше, пока весь заряд взрывчатого вещества не взорвется, т. е. пока он полностью не превратится во взрывные газы (рис. 1,а).
      Возбуждение взрыва во взрывчатом веществе под влиянием внешнего воздействия называется инициированием взрыва, а средства, применяемые при этом, называются средствами инициирования. Сюда относятся капсюли-детонаторы, электрозапалы и т. д.
      Последующее распространение взрыва через массу взрывчатого вещества от места, где взрыв возник, называется детонацией. В каждый момент времени при распространении детонации имеется граница между частью заряда, уже превратившейся или превращающейся во взрывные газы, и частью заряда, еще не охваченной процессом взрыва. Эта граница называется фронтом волны детонации.
      Волна детонации распространяется во взрывчатом веществе со скоростью от 2 до 8 километров в секунду в зависимости от химического состава и плотности взрывчатого вещества. Это очень большие скорости. Поэтому детонация охватывает весь заряд за очень малый промежуток времени и во многих случаях взрыв можно считать практически мгновенным превращением взрывчатого вещества во взрывные газы с высокими температурами и давлениями.
      Взрывчатые вещества могут быть весьма различными по своему химическому составу и внешнему виду. Однако, несмотря на их разнообразие, процесс взрыва во всех случаях протекает в основе одинаково — так, как рассмотрено нами. Это весьма облегчает изучение взрыва и позволяет устанавливать единые законы, определяющие действие взрыва любых взрывчатых веществ.
      Взрыв может возникнуть не только при выделении энергии, заключенной во взрывчатом веществе. Известно много других случаев, когда достаточно быстрое выделение энергии также приводит к взрыву.
      Например, если через тонкую пооволоку пропустить очень Сильный электрический ток, то проволока почти мгновенно настолько разогреется, что произойдет плавление и испарение металла проволоки и полученные пары металла разлетятся во все стороны. При этом возникнет звук и могут произойти такие разрушения, которые соответствуют действию взрыва небольшого количества взрывчатого вещества (рис. 1,6). Используя это явление, русский изобретатель П. Л. Шиллинг еще в 1812 г. предложил способ инициирования взрыва обычных взрывчатых веществ электрической искрой, когда маленький электрический взрыв, возникающий внутри взрывчатого вещества, перерастает в обычную детонацию всего заряда. Такой способ инициирования взрыва морских мин заграждения с успехом применялся в русском флоте начиная с середины XIX века. В Западной Европе этот способ был применен значительно позже, чем в России.
      Примером электрического взрыва большого размера является обычная молния.
      Можно привести много других примеров взрыва без взрывчатого вещества. Так, если быстро движущееся тело ударяется о достаточно прочную преграду, то оно разрушается и сильно разогревается (рис. 1,в); происходят такие явления, которые напоминают обычный взрыв. Поэтому, если метеориты, залетающие из мирового пространства в атмосферу Земли со скоростями в десятки километров в секунду, достигают поверхности земли, то они обычно взрываются, производя иногда большие разрушения. Примером таких метеоритов является Тунгусский метеорит, упавший в 1908 г. вблизи реки Подкаменной Тунгуски в Сибири. Этот метеорит двигался навстречу Земле, и скорость его влета в атмосферу достигала 50 — 60 километров в секунду. Удар метеорита о землю сопровождался сильным взрывом, вызвавшим гибель леса на большой площади. При взрыве метеорит превратился в пыль и пар. На месте удара осталась воронка, напоминающая воронку, которая получается при взрыве больших зарядов взрывчатого вещества.
      Мощные взрывы происходят при превращениях атомных ядер — весьма малых частиц, находящихся в центре атомов. Так, при разрыве ядер атомов одной из разновидностей химического элемента урана или ядер искусственно приготовляемого из урана плутония выделяется громадное количество энергии.
      Наконец, можно указать на колоссальные взрывы некоторых звезд, которые иногда можно видеть в окружающей вселенной. При этом образуются облака раскаленных газов, расширяющиеся на сотни миллионов километров.
      В недрах земного шара также имеются запасы энергии, которые иногда выделяются в виде взрывов. В некоторых случаях такие взрывы происходят и возле поверхности земли.
      Известен, например, взрыв вулкана на острове Кракатау в 1883 г., когда масса раздробленных скал объемом в несколько десятков кубических километров была брошена в воздух, а вулканическая пыль поднялась на высоту до 80 километров. В результате взрыва большая часть острова была разрушена и на месте разрушенной части образовалась впадина глубиной до 280 метров.
      Таким образом, взрыв достаточно широко распространен в природе и технике. Кроме того, многие явления, широко применяемые в технике, близки к обычному взрыву, хотя и не вполне ему соответствуют. К таким явлениям можно отнести сгорание смеси горючего с воздухом в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания (например, автомобильного мотора).
      В дальнейшем мы не будем, однако, останавливаться на различных видах взрыва. Достаточно более подробно ознакомиться со взрывом обычных взрывчатых веществ, чтобы получить основу для того, чтобы разбираться и в других видах взрыва.
      Сначала кратко рассмотрим, что собой представляют взрывчатые вещества.
     
      КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О ГЛАВНЕЙШИХ ВИДАХ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ
      Взрывчатые вещества могут быть весьма различными по своему химическому составу, физическим свойствам и состоянию.
      Известно много взрывчатых веществ, представляющих собой твердые тела. Менее распространены, но так же разнообразны жидкие взрывчатые вещества.
      Взрывчатыми веществами могут быть и газы, например, смеси воздуха с парами бензина или с горючими га-знми. Так, смесь воздуха с газом метаном приводит к взрывам в шахтах, если не обеспечена правильная их вентиляция.
      Наконец, взрывчатым веществом может быть воздух, смешанный с пылью горючего вещества, например, с угольной пылью, с пылью от муки и т. д. Взрывы воздуха с пылью бывали причиной значительных разрушений и пожаров.
      Одним из наиболее распространенных взрывчатых веществ является тротил. Он обычно выпускается в виде прямоугольных шашек светложелтого или светлокоричне-зого цвета весом 75, 200 и 400 граммов. Из тротила можно изготовить заряды, расплавляя его в сосудах, нагреваемых паром или кипящей водой. Непосредственно нагревать тротил огнем нельзя из-за опасности взрыва. Порошкообразный тротил можно также прессовать при достаточно больших давлениях.
      Тротил взрывается при помощи капсюля-детонатора, помещаемого в канал, сделанный для этого в заряде. Если заряд тротила литой, необходимо иметь вспомогательный заряд из прессованного тротила. При взрывании под водой тротил не теряет своих взрывчатых свойств.
      Широко распространены различные виды взрывчатых веществ, называемых аммонийноселитренными. Это — смеси тротила с аммиачной селитрой или с другими добавками. Если добавляется алюминиевый порошок, то получается смесь, называемая аммоналом; если в смеси содержится значительное количество тротила, смесь называется аммотолом, ит. д. При взрывах необходимы вспомогательные тротиловые заряды.
      Все аммонийноселитренные взрывчатые вещества требуют тщательного предохранения от влаги, так как в увлажненном состоянии они, как правило, не взрываются.
      К мощным взрывчатым веществам относится гексоген — твердое вещество белого цвета. Из-за большой чувствительности гексогена к удару он в чистом виде обычно не применяется, а используется в сплаве с тротилом, к которому иногда добавляют алюминиевый порошок. Эти смеси являются одним из наиболее мощных взрывчатых веществ и идут преимущественно на снаряжение боеприпасов.
      Как указывалось, для взрыва взрывчатых веществ необходимо первоначальное воздействие в виде взрыва капсюля-детонатора, содержащего особые весьма чувствительные взрывчатые вещества, называемые инициирующими. Эти вещества весьма чувствительны к удару и нагре-
      ванию. К ним относятся, например, гремучая ртуть и азид свинца.
      Большое значение при производстве, хранении и использовании взрывчатых веществ имеет техника безопасности. В первую очередь необходимо исключить возможность случайного инициирования взрыва. Для этого нужно прежде всего удалить инициирующие взрывчатые вещества от основной массы взрывчатого вещества. Обычные взрывчатые вещества безопасны при хранении, так как сами собой они взорваться не могут. Инициирующие взрывчатые вещества, наоборот, очень легко могут взорваться от самого незначительного внешнего воздействия. Поэтому их необходимо хранить отдельно и рассредоточивать в малых количествах.
      Взрыв может возникнуть и при сильном нагревании. При этом сначала взрывчатые вещества начинают гореть. Если количество взрывчатого вещества велико, то горение быстро усиливается и может перейти в детонацию. Это обусловлено тем, что температура и давление внутри большой массы взрывчатого вещества при горении быстро растут, что приводит к возникновению и распространению волны детонации.
      Взрывчатые вещества должны храниться, перевозиться и применяться в строгом соответствии со специальными правилами и инструкциями, нарушение которых в СССР карается законом.
     
      КАК ПРОИСХОДИТ ВЗРЫВ ВЗРЫВЧАТОГО ВЕЩЕСТВА
      Все взрывчатые вещества, как бы сильно они ни отличались одно от другого своим химическим составом и физическими свойствами, взрываются по существу одинаково. Взрыв возникает в результате резкого сжатия небольшой части взрывчатого вещества от удара каким-либо движущимся телом, от электрического взрыва или взрыва какого-либо другого заряда.
      Сущность процесса распространения взрыва или детонации была впервые выяснена известным русским химиком Н. Н. Зининым во второй половине XIX века и подробно исследована в начале XX века профессором Московской сельскохозяйственной академии В. А. Михельсоном.
      Детонация передается через взрывчатое вещество следующим способом. При инициировании, т. е. при возбуждении взрыва, в некоторой части заряда происходит сильное сжатие взрывчатого вещества. Сжатие может быть произведено при помощи удара быстро движущегося тела, путем воздействия взрывных газов другого взрыва, например, полученного при пережигании электрическим током тонкой проволочки. При сильном сжатии взрывчатого вещества затрачивается большая механическая энергия, которая в значительной части переходит в теплоту.
      Можно привести много примеров, когда сильное сжатие приводит к нагреванию. Например, при сжатии смеси воздуха и паров горючего в цилиндрах автомобильного двигателя смесь сильно нагревается. В дизеле такое нагревание столь значительно, что смесь горючего и воздуха воспламеняется сама собой без дополнительного зажигания.
      Нечто подобное получается и во взрывчатом веществе. Путем сильного сжатия давление и температура во взрывчатом веществе могут быть подняты до такого предела, при котором происходит быстрый переход взрывчатого вещества во взрывные газы.
      Взрывные газы получают большую энергию, выделяемую при их образовании. В результате давление и температура газов оказываются очень большими. Кроме того, взрывные газы образуются чрезвычайно быстро. Поэтому они производят резкий удар по соседним слоям взрывчатого вещества. Эти слои в свою очередь от удара сжимаются и разогреваются, что приводит к превращению их во взрывные газы. Таким образом, сжатие, обусловленное выделением взрывных газов, очень быстро передается от слоя к слою внутри заряда взрывчатого вещества. Практически взрывчатое вещество одновременно превращается во взрывные газы.
      Как было уже сказано выше, такая передача взрыва через массу взрывчатого вещества называется детонацией.
      Волна детонации, двигаясь по заряду, почти мгновенно охватывает весь заряд.
      Волна детонации имеет впереди резко ограниченный фронт волны детонации. На этом фронте происходит сильное повышение давления и температуры взрывчатого вещества. Непосредственно за фронтом волны детонации
      происходит выделение энергии и превращение взрывчатого вещества во взрывные газы (продукты детонации).
      Чтобы представить себе волну детонации наглядно, можно положить на стол рядом несколько карандашей, папирос или других длинных предметов (рис. 2). Между ними нужно оставить небольшие промежутки. Эти карандаши представляют собой схему взрывчатого вещества до взрыва.
      Теперь изобразим на этой модели начало детонации. Как было сказано выше, взрыв можно вызвать сжатием некоторого слоя взрывчатого вещества. Чтобы осуществить такое сжатие на нашей модели, придвинем к крайнему карандашу какой-нибудь предмет, например книгу.
      Если книга сместит крайний карандаш на величину, равную ширине промежутка между карандашами, то начнет двигаться и второй карандаш. Через некоторое время начнет смещаться третий карандаш, и так далее. Если, например, передвинуть книгу на расстояние, равное 10 промежуткам между карандашами, то 10 карандашей придут в движение.
      На рассмотренной нами модели видно, что участок, где карандаши соприкасаются, быстро увеличивается при движении книги. Передний край волны сжатия движется по массе карандашей гораздо быстрее, чем сами карандаши.
      Совершенно так же сжатие взрывчатого вещества распространяется в нем гораздо быстрее, чем перемещается тело, вызвавшее это сжатие, и перемещаются частицы взрывных газов, находящихся в зоне сжатия, т. е. за фронтом волны детонации.
      В рассмотренном примере сжатие передавалось карандашам внешней силой. При взрыве сжатие передается через взрывчатое вещество не внешней силой, а в результате выделения энергии при превращении взрывчатого вещества во взрывные газы. Поэтому волна детонации сама себя движет вперед.
      Обычно волна детонации во взрывчатых веществах нормальной мощности, например в тротиле, распространяется со скоростью около 7 километров в секунду. Взрывные газы движутся за фронтом волны детонации со скоростью около 2 километров в секунду.
      За фронтом волны детонации имеется некоторый довольно тонкий слой, внутри которого и осуществляется сама детонация, т. е. разложение взрывчатого вещества с выделением энергии. Повышающееся при этом давление толкает волну детонации вперед, производит уплотнение новых слоев взрывчатого вещества и доводит эти слои также до детонации.
      Таким образом, детонационная волна непрерывно движется вперед. Поэтому, если только волна детонации возникла в какой-либо части заряда, она охватывает всю массу заряда.
      Итак, волна детонации — это волна сжатия, движущаяся во взрывчатом веществе и достаточно сильная, чтобы вызывать разложение взрывчатого вещества и соответствующее выделение энергии.
      Волна детонации всегда движется по взрывчатым веществам, подчиняясь одним и тем же простым законам, и схема выделения энергии взрыва остается во всех случаях в основном одной и той же, именно такой, какая рассмотрена нами.
      Это очень важное обстоятельство. Благодаря ему мы можем построить общую теорию взрыва, одинаково справедливую для любого известного взрывчатого вещества или взрывчатого вещества, которое может быть изобретено в будущем. Единственным требованием является то, чтобы энергия взрыва выделялась за счет внутренней перестройки частиц вещества и могла возникать при повышении давления и температуры.
      Мы рассмотрели те предпосылки теории взрыва, которые являются общими для всех взрывчатых веществ. Общность этих предпосылок вовсе не означает, однако, что все взрывчатые вещества во всех отношениях сходны друг с другом. Это, конечно, неверно. Наоборот, между взрывчатыми веществами существуют значительные различия. Прежде всего необходимо отметить следующее.
      Сравнение различных взрывчатых веществ показывает, что для каждого из них имеется некоторое наименьшее количество, которое способно детонировать. Если взять меньше взрывчатого вещества, чем это количество, то взрыва произойти не может. Например, азид свинца способен детонировать, даже если имеются его мельчайшие крупинки, а тротила для этого нужно иметь по крайней мере несколько граммов.
      Для измерения размеров заряда, способного к самостоятельной детонации, советским ученым академиком Ю. Б. Харитоном было предложено изготовлять удлиненные заряды в виде цилиндров различного диаметра и определять предельный диаметр, при котором детонация еще распространяется по заряду. Такие опыты показывают, что у обычных взрывчатых веществ, например у тротила, диаметр заряда, передающего детонацию, равен почти одному сантиметру.
      Если заряд взрывается без оболочки, то некоторый внешний слой взрывчатого вещества не успевает полностью разложиться и разлетается. При этом частицы взрывчатого вещества догорают в полете, образуя мощное и яркое пламя.
      Если заряд находится в плотной оболочке, например, в железном, стальном или чугунном корпусе, то детонация обычно оказывается полной.
      Некоторые вещества имеют настолько значительный предельный диаметр, что обычно их вообще нельзя считать за взрывчатые вещества. Например, слежавшаяся уплотненная аммониевая селитра обычно не может взорваться. Однако если имеется большое количество аммониевой селитры, то ее можно заставить детонировать путем взрыва достаточно крупного вспомогательного заряда.
      Известен такой случай, бывший в Германии сорок лет назад. Около города Оппау был склад аммониевой селитры. В одном штабеле было сложено более 10 000 тонн. Под влиянием собственного веса и дождевой воды аммониевая селитра сильно уплотнилась. Чтобы брать из штабеля то или иное количество селитры, стали ее дробить при помощи взрывов небольших зарядов. Пока эти заряды были небольшими и пока их действие захватывало малые объемы штабеля, все шло благополучно. Но однажды был применен более крупный заряд. Это привело к катастрофе. Весь штабель взорвался. На значительном пространстве были разрушены здания, погибло много людей. Звук взрыва был слышен на расстоянии в несколько сотен километров.
     
      ИНИЦИИРОВАНИЕ ВЗРЫВА
      Как сказано выше, инициирование, т. е. возбуждение взрыва, получается при ударе по поверхности заряда. Для того, чтобы вызвать взрыв обычных взрывчатых веществ, требуется очень сильный удар. Такой удар может осуществить ударяющее плашмя плотное (металлическое) тело, движущееся со скоростью 1500 — 2000 метров в секунду.
      Обычными средствами осуществить такой удар трудно. Поэтому применяют вспомогательные заряды, способные своими взрывными газами произвести удар достаточной силы.
      Вспомогательные заряды состоят из таких взрывчатых веществ, которые для своего инициирования требуют уже удара гораздо меньшей силы или сравнительно небольшого разогревания (рис. 3).
      Вспомогательные заряды в свою очередь могут быть взорваны еще меньшими по величине и еще более чувствительными зарядами (детонаторами, электродетонаторами). Таким образом, слабым ударом ударника или электрическим током, пережигающим тонкую проволоку, можно вызвать взрыв самых больших зарядов.
      При мощных взрывах возможна передача детонации на значительное расстояние. При этом основным передатчиком взрыва являются твердые частицы, брошенные взрывом с огромными скоростями.
     
      ЭНЕРГИЯ и МОЩНОСТЬ ВЗРЫВА
      D зрывчатые вещества при взрыве выделяют энергию.
      При взрыве появляются большие силы давления взрывных газов, способные произвести перемещение и разрушение окружающих предметов. В этом проявляется механическая сила взрыва. Кроме того, выделяется большое количество тепла, и температура взрывных газов достигает нескольких тысяч градусов.
      Энергия, выделяющаяся при взрыве, запасена во взрывчатом веществе. Запас энергии во взрывчатом веществе измеряется удельной энергией, т. е. энергией, содержащейся в единице веса взрывчатого вещества. У обычных взрывчатых веществ, например у тротила, удельная энергия довольно постоянна (мало зависит от химического состава) и равна приблизительно 450 000 килограммомет-
      ров на килограмм. Это значит, что энергия, выделяемая при взрыве одного килограмма тротила, если она полностью пошла бы на механическую работу, была бы достаточной, чтобы поднять груз весом 450 килограммов на высоту 1000 метров. Как видим, эта энергия довольно велика. Однако она значительно меньше, чем удельная энергия, запасенная в горючих веществах. Например, в бензине содержится в 10 раз больше энергии, чем в обычном взрывчатом веществе. Впрочем, необходимо иметь в виду, что горючее требует для своего горения кислорода, который берется из атмосферного воздуха. Следовательно, в горючем содержится только часть того запаса энергии, который выделяется при его сжигании. Другая часть энергии содержится в кислороде атмосферного воздуха.
      Взрывчатое вещество в этом отношении коренным образом отличается от горючего. Оно не требует для выделения энергии никаких дополнительных материалов.
      Горение идет более или менее быстро в зависимости от того, насколько быстро соединяются горючее и кислород. Поэтому горение не может идти особенно быстро.
      Наоборот, взрыв может протекать очень быстро — в десятки миллионов раз быстрее, чем горение, именно потому, что выделение энергии представляет собой у взрывчатого вещества внутренний самостоятельный процесс.
      Взрыв можно рассматривать как мощный и вместе с тем весьма недолго работающий двигатель.
      Мощность двигателя, как известно, определяется путем деления механической работы на время, в течение которого работа совершена. Если с такой меркой подойти к взрыву, то окажется, что мощность взрыва чрезвычайно велика.
      Рассмотрим для примера взрыв обычной тротиловой шашки весом 400 граммов (0,4 килограмма).
      Допустим, что детонация идет вдоль шашки. Скорость детонации тротила около 7000 метров в секунду. Длина шашки 10 сантиметров или 0,1 метра. Время t выделения энергии взрыва в таком случае равно ...
      Это превосходит мощность самых крупных электростанций и даже больше общей мощности всех электростанций большого промышленного государства.
      Мощность взрыва более крупных зарядов возрастает в соответствии с увеличением их размера. Если, например, линейные размеры заряда (т. е. его ширину, длину и высоту) увеличить в два раза, то его вес увеличится пропорционально объему в восемь раз. Как показывает соответствующий расчет, мощность взрыва при этом увеличится в четыре раза. Вообще мощность взрыва W пропорциональна квадрату корня кубического из веса заряда ...
      Однако такая большая мощность сама по себе еще ничего не значит. Дело не в том, как быстро выделяется энергия взрыва, а в том, насколько можно использовать эту энергию для той или иной практической цели. Здесь основное значение имеет не взрыв, взятый сам по себе, а то, как происходит действие этого взрыва, в особенности, как движутся тела, окружающие заряд и приводимые в движение силами взрыва.
      Если суметь правильно использовать огромную мощность взрыва, то несомненно можно будет решить много производственных и научных задач. Еще в 1892 г. знаменитый русский ученый Дмитрий Иванович Менделеев писал об изучении взрыва и взрывчатых веществ:
      «На первый взгляд может показаться, что масса ученых, занятых ныне во всех странах разработкою этого предмета... работает для маленькой ветви техники, утрачивая из-за того другие высшие, научные и общественные интересы и напрасно подвергаясь притом риску, сопряженному всегда с изучением взрывчатых веществ. Но такая видимость не согласна с действительностью... Остановимся лишь на двух сторонах предмета, показывающих, что привлекает мирных ученых к делу изучения взрывчатых веществ. Обычные физические и химические явления, легко подлежащие изучению, совершаются чаще всего в условиях малых давлений и невысоких температур; наши сведения о веществе этими условиями сильно ограничиваются, а между тем, как внутри земли и солнца, так и во множестве других обстоятельств, вещество находится (единовременно) именно в таких условиях высокой температуры и сильного давления, в которых естествоиспытателям нельзя производить свои наблюдения. Взрывчатые же вещества доставляют совокупность условий сего рода с чрезвычайной легкостью. Изучение их едва началось, путь еще едва намечен, а при развитии исследований взрывчатые вещества дадут, без сомнения, множество новых опытных данных..., что и возбуждает научных деятелей углубляться в область этого предмета».
      Эта глубокая мысль Менделеева получила свое воплощение в работах советских ученых.
      В настоящее время в Советской стране изучение взрыва получило невиданное ранее развитие. Работы советских ученых направлены к тому, чтобы научиться управлять энергией, выделяемой при взрыве. Если рассматривать взрыв как двигатель, то возникает задача создать хорошо работающий привод, соединяющий этот двигатель с различными машинами, орудиями или прямо с обрабатываемым материалом. Эту задачу успешно решают советские ученые, которые многое сделали за последние годы в науке о взрыве, опередив в этом отношении достижения науки за пределами нашей страны.
      Однако в данной области еще предстоит большая и сложная работа. Можно указать хотя бы на следующую особенность. При взрыве во взрывных газах образуется очень высокое давление. Например, при прохождении детонационной волны давление внутри заряда повышается до 200 000 атмосфер (т. е. до 200 000 килограммов на квадратный сантиметр). Если детонационная волна доходит до поверхности заряда, соприкасающегося с массивной стальной стенкой, и волна ударяет в эту стенку, то давление может подняться почти до полумиллиона атмосфер.
      Очевидно, что при таких давлениях ни одно вещество не может остаться неизменным. По существу при таких давлениях все тела, даже самая прочная сталь, текут как жидкости и сжимаются как газы. Поэтому управлять энергией взрыва нельзя обычными способами при помощи машин и механизмов с неизменными жесткими деталями, как, например, у двигателей внутреннего сгорания. Здесь необходимы совсем особые способы овладения силами невиданной величины и быстроты. И с этой необычной задачей советские люди справляются успешно.
     
      РАСШИРЕНИЕ ВЗРЫВНЫХ ГАЗОВ И ОБРАЗОВАНИЕ УДАРНОЙ ВОЛНЫ В ОКРУЖАЮЩЕЙ ЗАРЯД СРЕДЕ
      Прежде чем перейти к рассмотрению способов управления взрывом, необходимо ознакомиться с простейшими явлениями, возникающими при взрыве самопроизвольно, без особого вмешательства человека.
      Особенно часто встречаются такие явления, как расширение продуктов взрыва — взрывных газов и образование в окружающей среде ударной волны взрыва.
      Давление, возникающее во взрывных газах, первоначально очень велико: оно безусловно превосходит 100 000 атмосфер. При таком давлении любая среда и любой предмет, соприкасающийся с взрывными газами, начинает смещаться и сжиматься. Поэтому взрывные газы при любом взрыве расширяются в большей или меньшей степени.
      Рассмотрим движение взрывных газов несколько подробнее.
      Непосредственно после прохода волны детонации начинается расширение взрывных газов. Особенно быстро
      движутся частицы, находящиеся на поверхности облака газов. Такие частицы определяют своим движением направления переноса основной энергии взрыва. Если заряд находился в оболочке, то осколки оболочки обычно движутся совместно с головной частью взрывных газов. Поток осколков и частиц несет в себе значительную часть энергии взрыва и движется закономерно и направленно. Направление движения основной части энергии взрыва может быть рассчитано заранее и этим направлением можно управлять.
      Осколки оболочки заряда, и следующая за ними наиболее быстрая часть газов разлетаются вблизи заряда по направлениям, близким к перпендикуляру к соответствующей поверхности заряда (рис. 4 и 5). Отклонение от перпендикуляра происходит в сторону, противоположную месту расположения детонатора (взрывателя), при помощи которого взрывают заряд.
      Угол отклонения тем больше, чем тоньше оболочка заряда и чем меньше угол между направлением движения детонации и внутренней поверхностью корпуса заряда. Направление разлета осколков и газов может отклоняться от перпендикуляра к внутренней поверхности кор--пуса от нуля до 14 градусов.
      В результате направленного движения газов и осколков действие взрыва распределяется в пространстве неравномерно. Наиболее сильным оно оказывается против граней заряда. Наоборот, вблизи углов и ребер заряда действие взрыва значительно ослабляется. Здесь расположены так называемые зоны пониженного действия взрыва. Пото ки продуктов взрыва, идущие от граней заряда, и движу щиеся с ними осколки оболочки заряда расширяются вее
      рообразно и несколько уменьшают объем зон пониженного действия. Вследствие этого направления движения продуктов детонации и осколков могут отклоняться от перпендикуляра к внутренней поверхности заряда на углы, превосходящие указанный выше угол в 14 градусов. Углы отклонения могут доходить примерно до 20 градусов.
      Рис. 7. Фотоснимок взрыва кубического заряда на поверхности земли. Видны струи взрывных газов, выброшенные перпендикулярно граням куба, не соприкасающимся с грунтом.
      Таким движением осколков и газов определяется область разрушающего действия различных боеприпасов. При этом следует еще учитывать образование воронки при разрыве снарядов и авиационных бомб возле поверхности грунта и влияние выбрасываемого грунта на поражаемые взрывом предметы (рис. 6).
      Если положить на поверхность грунта прямоугольный заряд и взорвать его ночью, в темноте, то можно при помощи фотоаппарата с заранее открытым затвором заснять пламя взрыва (рис. 7). Фотография показывает, что пламя взрыва имеет в этом случае форму опрокинутой буквы Т. Из каждой грани заряда (кроме той, которая опй-
      рается на грунт) вырывается мощный факел пламени, движущийся в основном перпендикулярно грани. Факелы по мере их удаления от заряда расширяются и заканчиваются клубящимся пламенем, напоминающим по своей форме облака. Такая картина получается при взрыве заряда, не имеющего металлической оболочки. Если же происходит взрыв заряда в металлическом корпусе, то на фотоснимке видны остро очерченные факелы без клубящегося на их концах пламени. Это показывает, что детонация полная и догорания взрывчатого вещества на значительных расстояниях от места взрыва нет.
      Если взрыв происходит в воздухе, то направленное движение взрывных волн можно наблюдать на расстояниях, которые превышают размеры самого заряда примерно в десять раз (рис. 8). На более далеких расстояниях взрывные газы постепенно останавливаются. Их тормозит сопротивление воздуха. Осколки корпуса движутся дальше потому, что торможение воздуха влияет на них в меньшей степени. Можно считать приблизительно, что осколки стального корпуса обычных боеприпасов — снарядов, мин, авиационных бомб — могут лететь, сохраняя заметный запас энергии, на расстояние, превышающее среднюю толщину осколков в 8000 раз. Если осколки не стальные, а, например, алюминиевые, то дальность их действия будет во столько раз меньше, во сколько меньше плотность алюминия по сравнению с плотностью стали. Можно рассчитать достаточно простым способом, что для алюминиевых осколков дальность действия превосходит размер осколка примерно в 2500 раз.
      Если бы осколки летели в более разреженном воздухе, чем у поверхности земли, то торможение их воздухом было бы меньше. Например, на высоте 7 километров, где плотность воздуха в два раза меньше, чем у поверхности земли, дальность действия осколков увеличится вдвое. Дальность движения газовых струй также возрастет.
      Расширяющиеся взрывные газы вытесняют во все стороны окружающий воздух. Вытесняемый воздух уплотняется и в нем получается ударная волна, т. е. масса сжатого воздуха, отделенная резкой границей от остального атмосферного воздуха, до которого еще не дошло действие взрыва. Ударная волна движется в воздухе весьма быстро. Вначале вблизи заряда ее скорость близка к скорости детонации. Чем дальше движется ударная волна, тем меньше становится ее скорость. В конце концов ударная волна превращается в обычную звуковую волну. Звуковая волна движется в воздухе со скоростью 340 метров в секунду при температуре воздуха 15 градусов и 331 метр в секунду при нуле градусов.
      На небольших расстояниях расширяющиеся взрывные газы гонят перед собой воздушную ударную волну, сжимая воздух наподобие поршня. Однако при расширении взрывных газов давление и плотность их уменьшаются, как это всегда бывает при увеличении объема, занимаемого газом. Вследствие падения давления взрывные газы теряют способность сжимать окружающий воздух. Поэтому дальнейшее расширение взрывных газов оказывается невозможным и граница облака этих газов останавливается. Но воздух, приведенный в движение взрывом, продолжает движение, и сжатая зона воздуха отрывается от взрывных газов.
      Если в этот момент произвести мгновенное измерение давления в воздухе, окружающем место Взрыва, то получилось бы следующее. В центре взрывные газы, успевшие уже сильно расшириться, имеют сравнительно небольшое давление. Снаружи в воздухе, где образовалась ударная волна, давление значительно больше. Воздух быстро движется и передает волну все дальше и дальше.
      На рис. 9 показано облако расширяющихся взрывных газов. Точка в центре указывает первоначальное положение заряда до взрыва. Облако взрывных газов окружено ударной воздушной волной, т. е. массой уплотненного воздуха. Справа показан график распределения давления в воздухе.
      Это явление напоминает, в частности, такой случай. Если погрузить весло в воду и перемещать его, то на поверхности воды получится волна, гонимая веслом. Если теперь весло остановить, то образовавшаяся волна не исчезнет и не остановится, а останется и будет двигаться дальше. Она оторвется от весла и будет самостоятельно переносить вдаль полученную ею энергию.
      Волна, идущая по поверхности воды, и ударная волна, вызванная взрывом в воздухе, конечно, очень сильно отличаются друг от друга. Однако, как бы велики ни были их отличия, эти волны имеют также и некоторые общие свойства. Особенно важным свойством является их способность отрываться от тех тел, движением которых волны, вызываются, и двигаться дальше самостоятельно.
      Есть и другое существенное сходство. Например, если веслом гнать воду в определенном направлении, то сначала получается волна на поверхности воды, движущаяся в сторону движения весла. После отрыва от весла волна постепенно расходится в разные стороны и на некотором расстоянии от места своего возникновения превращается в правильный круг.
      Совершенно так же воздушная ударная волна движется при взрыве сначала в тех направлениях, по которым ее гонят взрывные газы. Эти направления приблизительно перпендикулярны поверхностям заряда. При дальнейшем движении головные части расширяющихся потоков взрывных газов сами начинают расширяться в стороны, что приводит к расширению фронта ударной воздушной волны. После отрыва от взрывных газов воздушная ударная волна еще более расходится в стороны. Ударные волны, движущиеся в различные стороны от заряда, соединяются вместе и образуют шарообразную волну, равномерно движущуюся по всем направлениям.
      Таким образом, резко выраженное направленное действие взрывных газов, происходящее на малых расстояниях, постепенно уменьшается при увеличении расстояния от места взрыва и, наконец, почти совсем исчезает на расстояниях, превышающих размеры заряда в 20 — 30 раз. Конечно, это не значит, что на больших расстояниях действие взрыва в целом распределено равномерно по всем направлениям. Необходимо иметь в виду, что обычно при взрыве в воздухе возникает не только воздушная ударная волна, но также летят осколки корпуса, в котором был заключен заряд. Осколки летят по направлениям, примерно перпендикулярным поверхности корпуса заряда. Это направление осколки сохраняют на больших расстояниях. Поэтому та часть действия взрыва, которую следует отнести за счет осколков, сохраняет свою направленность и на больших расстояниях.
      Интересно отметить следующую подробность. Если осколки идут достаточно плотным потоком, то они способны гнать перед собой воздушную ударную волну и придавать ее действию значительную направленность на расстояниях, превосходящих в 10 или даже 20 раз размеры заряда.
      Все сказанное здесь относится к взрыву в воздухе. Если взрыв происходит в более плотной среде, чем воздух, например, в воде или в грунте, то возникающая при взрыве ударная волна окажется гораздо более сильной, а торможение осколков произойдет очень быстро. Здесь основное действие взрыва будет обусловлено одной лишь ударной волной или, точнее, массами, движущимися за фронтом волны. В этом случае направленное действие взрыва тоже возможно, однако уже в совсем иных условиях.
     
      ИМПУЛЬС ВЗРЫВА
      Чтобы измерить действие взрыва, нужно правильно выбрать способ измерения. Нередко высказывается мнение, что действие взрыва измерить трудно и для этого нужны сложные приборы, мало понятные неподготовленному человеку.
      Такое мнение неправильно. Наоборот, можно считать, что сложные приборы часто искажают измеряемое действие взрыва. Поэтому во многих случаях полезно применять простые средства, однако основанные на правильной
      теории. Одно из таких простых средств мы и рассмотрим здесь.
      Поставим на пути ударной волны и потока осколков толстую металлическую плиту (рис. 10). Пусть в плите сделано цилиндрическое отверстие, в которое вкладывается цилиндр, способный с малым трением перемещаться вдоль оси отверстия.
      При взрыве цилиндр получит сильный удар от действия ударной волны и осколков. Под влиянием удара цилиндр будет выброшен из отверстия со скоростью, которую можно измерить так же, как измеряют скорость ар,-тиллерийских снарядов или пуль. Например, можно натянуть на пути цилиндра две проволоки, по которым идет электрический ток. Цилиндр при своем движении разорвет сначала одну, а потом другую проволоку. Время между разрывом первой проволоки и второй проволоки можно измерить при помощи прибора, записывающего изменения силы электрического тока в зависимости от времени. Такие приборы называются осциллографами.
      Итак, при помощи осциллографа можно определить время движения цилиндра, брошенного взрывом, на определенном участке пути. Расстояние между проволоками, проходимое цилиндром, легко измерить. Тогда можно рассчитать и скорость движения цилиндра. Эта скорость равна частному от деления расстояния на время:
      Очевидно, чем больше скорость цилиндра, брошенного взрывом, тем сильнее действие взрыва. Поэтому можно измерять действие взрыва скоростью тел, брошенных взрывом.
      Однако такой способ измерения нельзя считать достаточным. Дело в том, что цилиндр может иметь различную массу. Чем больше масса цилиндра, т. е. чем он тяжелее, тем медленнее он будет двигаться при том же действии взрыва. Поэтому скорость движения нельзя считать исчерпывающей мерой действия взрыва. Нужно одновременно учитывать и массу, и скорость. Можно доказать, что действие взрыва будет измерено правильно, если учесть количество движения цилиндра, т. е. произведение массы цилиндра на его скорость.
      Количество движения равно импульсу взрыва.
      Здесь буквой 1 обозначен импульс взрыва, буквой т — масса цилиндра, а буквой V — скорость цилиндра.
      Установив такой способ измерения действия взрыва, мы все же не довели дело до конца. Необходимо еще учесть то, что импульс взрыва, действующий на цилиндр, зависит не только от силы взрыва, но и от площади поперечного сечения цилиндра, воспринимающей этот импульс. Чем больше поперечное сечение цилиндра, тем больше импульс. Чтобы исключить такую неопределенность, необходимо брать не весь импульс, а ту его часть, которая действует на единицу площади дна цилиндра, например, на один квадратный сантиметр. Для этого величину импульса нужно разделить на площадь дна цилиндра. Тогда мы получим величину, называемую удельным импульсом.
      Итак, удельный импульс равен
      Здесь буквой S мы обозначили площадь дна цилиндра, воспринимающую действие взрыва. Заменяя импульс произведением массы на скорость, получаем
      Удельный импульс взрыва является основной мерой механического действия взрыва. Удельный импульс определяется с целью установить, может ли взрыв произвести заданное действие или не может. Каждому виду разрушений, производимых взрывом, соответствует определенная величина удельного импульса.
      Удельный импульс зависит от величины заряда и расстояния от места взрыва до поверхности, воспринимающей действие взрыва. Конечно, имеет значение также и энергия, выделяемая при взрыве каждым килограммом взрывчатого вещества. Однако эта энергия у взрывчатых веществ, применяемых обычно на практике, изменяется в довольно малых пределах, и поэтому почти все взрывчатые вещества нормальной мощности дают в одинаковых условиях почти одинаковые импульсы, если только обеспечена полнота детонации. Это позволяет производить с некоторым приближением расчеты импульса взрыва, не учитывая отдельно энергии взрывчатого вещества. Исключение представляют только аммиачноселитренные взрывчатые вещества. Если эти вещества взрываются без прочной оболочки заряда, то полнота реакции взрыва оказывается недостаточной и величины удельных импульсов заметно снижаются по сравнению с тем, что получается в соответствии с приводимыми ниже расчетами.
      Теоретическими расчетами и опытами установлено, что удельный импульс взрыва может быть вычислен по следующим формулам:
      1) Если расстояние от места взрыва не превосходит десяти линейных размеров заряда, то удельный импульс взрыва
      Здесь буквой С обозначен вес заряда в килограммах,
      а буквой R — расстояние от места взрыва до места измерения импульса, выраженное в метрах. Удельный импульс определяется величиной силы, действующей на один квадратный метр поверхности, воспринимающей это действие, и временем, в течение которого эта сила действует.
      Удельный импульс измеряется в килограммах силы, умноженных на секунды и деленных на квадратные метры.
      2) Если расстояние от места взрыва значительно превосходит десять линейных размеров заряда, то удельный импульс взрыва
      Л =58 (hi.
      Эти формулы пригодны для расчетов удельного импульса взрыва в воздухе, вблизи поверхности земли.
      Необходимо иметь в виду, что удельный импульс зависит от размеров и формы предмета, воспринимающего действие взрыва. Если предмет имеет небольшую ширину или высоту и такую форму, при которой ударная волна легко обтекает этот предмет, то действие взрыва может существенно снизиться. Наоборот, при значительных размерах предмета по сравнению с расстоянием от места взрыва до предмета действие взрыва усиливается.
      Формулы, которые приведены здесь, относятся к последнему случаю.
     
      УДЕЛЬНЫЙ ИМПУЛЬС ВЗРЫВА В СРЕДАХ С РАЗЛИЧНОЙ ПЛОТНОСТЬЮ
      Если ударная волна возникает при взрыве в средах различной плотности, то величина удельного импульса тоже оказывается различной. Чем больше плотность среды, тем больше и удельный импульс.
      Исследования этого вопроса, проведенные советскими учеными, показывают, что удельный импульс пропорционален корню кубическому из плотности среды, где движется ударная волна. Это справедливо в тех случаях, когда среда не является очень прочной и разрушается вблизи места взрыва.
      Теперь можно перейти к расчету удельного импульса в таких средах, как вода или грунт.
      Вода имеет плотность, приблизительно в 800 раз превосходящую плотность воздуха. Следовательно, удельный импульс в воде должен превосходить удельный импульс в воздухе при одинаковом весе заряда и одинаковом расстоянии от места взрыва в следующее число раз:
      Поэтому можно считать, что удельный импульс взрыва в воде на достаточно большом расстоянии от места взрыва будет равен:
      Эта формула применима, если расстояние от места взрыва не менее чем в 5 раз превосходит размеры заряда.
      Совершенно таким же способом можно рассчитать удельный импульс взрыва в грунте. Он будет равен
      Если взрыв происходит на значительной высоте над поверхностью земли, там, где плотность воздуха невелика, удельный импульс будет соответственно меньше, чем дает формула, помещенная на стр. 35.
     
      РАЗРУШАЮЩЕЕ ДЕЙСТВИЕ ВЗРЫВА
      Разрушающее действие взрыва зависит от величины удельного импульса, а, также от того, в течение какого времени действует давление ударной волны на разрушаемые объекты.
      Например, разрушение капитальных зданий обеспечивается, если удельный импульс находится в пределах от 200 до 300 единиц. Разрушение легких конструкций происходит при удельном импульсе около 100 единиц. Стекла могут быть выбиты при взрыве, если удельный импульс составляет 3 — 4 единицы.
      Физическая картина разрушения действием взрыва, передаваемым на некоторое расстояние через воздух, воду или иную среду, состоит в следующем. При взрыве расширяющиеся взрывные газы действуют на окружающую среду и приводят ее в движение. В среде образуется мощная волна, распространяющаяся во все стороны от места взрыва. Волна доходит до окружающих предметов и производит на них кратковременный, но обычно весьма сильный удар. Волна, передающая таким образом действие взрыва через различные среды, называется ударной волной. Человек, воспринимающий действие ударной волны, ощущает почти мгновенный удар.
      Однако такое ощущение не вполне точно. На самом деле действие волны не мгновенно, а длится некоторое, правда, очень короткое, время. Например, при взрыве заряда весом в одну тонну на расстоянии 100 метров от места взрыва время действия ударной волны равно приблизительно Vзо секунды. Чем больше заряд и значительнее расстояние от места взрыва, тем длительнее воздействие ударной волны.
      Обычно за время действия ударной волны разрушения не успевают осуществиться. Допустим, например, что взрыв действует на кирпичную стену. Под действием ударной волны стена начнет наклоняться. Наклон стены к концу действия ударной волны будет еще очень незначительным. Однако и после окончания действия волны стена будет продолжать наклоняться по инерции, и только когда ее наклон станет достаточно большим, она рухнет.
      Следовательно, разрушение стены произойдет позднее, чем закончится непосредственное действие на нее ударной волны взрыва.
      Впрочем, таким образом разрушение происходит не всегда. Если предмет, воспринимающий действие взрыва, чрезвычайно жесткий, прочно укреплен на своем месте и имеет сравнительно небольшую массу, то он успеет изменить свою форму за время действия импульса взрыва и будет сопротивляться силе действия ударной волны, как силе, действующей постоянно. В этом случае разрушение будет зависеть не от величины импульса, а от давления ударной волны. Это давление может быть измерено в килограммах на квадратный сантиметр или в атмосферах, подобно тому, как измеряется давление пара в паровых котлах или давление воздуха в автомобильных шинах.
      В некоторых случаях при определении разрушений, производимых взрывом, нельзя исходить из величины удельного импульса. Например, при взрыве в грунте происходит выброс грунта и получается более или менее значительная воронка. Чтобы получить воронку больших размеров в грунте средней прочности, заряд целесообразно заложить на глубину Я, приблизительно равную (в метрах)
      Здесь буквой С обозначен вес заряда в килограммах. В этом случае получится воронка, имеющая диаметр Д приблизительно равный (в метрах)
      Разрушающее действие взрыва сильно увеличивается, если взрыв происходит внутри замкнутого объема. В этом случае удельный импульс взрыва сильно возрастает, так как ударная волна много раз отражается от поверхностей стен, перекрытия и пола замкнутого помещения и неоднократно действует на каждую поверхность, каждый раз несколько ослабевая из-за потерь энергии при отражении. Вот почему в туннелях, штольнях, шахтах ударные волны распространяются на очень большие расстояния с незначительным ослаблением.
      Если замкнутое помещение имеет отверстия, например окна, то ударная волна может выходить через них наружу. Импульс ударной волны при этом снижается, но все же остается заметно больше, чем в открытом пространстве.
      Отдельно следует рассмотреть действие взрыва весьма крупных, сверхмощных зарядов. В этом случае повышение давления воздуха или иной среды, внутри которой произошел взрыв, длится настолько долго, что разрушения происходят раньше, чем закончится действие ударной волны. При таких условиях разрушающее действие взрыва определяется тем давлением, которое производит ударная волна. Давление Р ударной волны можно определить по формуле
      Давление получается в атмосферах. Это — избыточное давление, сверх нормального атмосферного давления.
      Люди оказываются убитыми при давлении ударной волны, равном двум атмосферам. Поражение ударной волной в той или иной степени, называемое контузией,
      может быть получено, если давление больше чем 0,2 атмосферы.
      Разрушение капитальных зданий происходит, если давление больше примерно чем 0,5 атмосферы.
      В некоторых случаях при сильных взрывах, обусловленных не детонацией взрывчатых веществ, а иными причинами, например, ударом метеорита, подобного упоминавшемуся выше Тунгусскому метеориту, извержением вулкана и различными другими причинами, для установления силы взрыва бывает необходимо определить то количество обычного взрывчатого вещества, например тротила, которое может вызвать такую же ударную волну, какая получилась при этом взрыве.
      Количество тротила, которое равноценно по действию тому или иному взрыву, называется тротиловым эквивалентом. Тротиловый эквивалент может быть выражен в килограммах или в тоннах. Например, изучая расстояния, на которых при падении Тунгусского метеорита был повален ударной волной лес, можно сделать вывод, что взрыву этого метеорита соответствует тротиловый эквивалент, превосходящий миллион тонн.
      Особым случаем действия взрыва является так называемый откол. Явление откола состоит в следующем. Пусть имеется мощное бетонное перекрытие, на которое положен сверху заряд. Допустим, что заряд при взрыве не способен пробить насквозь перекрытие. Можно было бы думать, что в таких условиях перекрытие будет служить защитой от действия взрыва. На самом деле это не всегда так.
      Если толщина перекрытия не слишком велика, то может произойти разрушение внутренней его части без сквозного пробивания. Это обусловлено тем, что при взрыве внутрь бетонного массива идет мощная ударная волна, которая доходит до внутренней поверхности. Здесь бетон оказывается сильно сжатым. Так как с внутренней поверхности перекрытия бетон ничем не удерживается, начинается его быстрое расширение наподобие сильно сжатой пружины. Бетон имеет сравнительно незначительное сопротивление разрыву. Поэтому при расширении сжатый ударной волной слой бетона весьма легко отрывается, откалывается от остальной массы и с большой силой отбрасывается в направлении, приблизительно перпендикулярном поверхности бетона (рис. 11).
      Явление откола можно заметить и в таких случаях, когда его, казалось бы, не следовало ожидать. Можно привести такой пример.
      Пусть на некоторой глубине под поверхностью воды взрывается заряд. Ударная волна быстро проходит через воду до ее поверхности и вызывает отрыв поверхностного слоя воды в виде белой раздробленной пены. Далее все успокаивается, и только через некоторое время вода под действием расширяющихся взрывных газов начинает подниматься вверх мощным столбом.
      При больших взрывах, например, таких, которые применяются на гидротехническом строительстве, возникает настолько сильная ударная волна, что она способна распространяться в земной коре на расстоянии в сотни и тысячи километров. Конечно, на таких расстояниях волна уже не производит разрушений и даже может не ощущаться людьми, но хорошо отмечается специальными приборами — сейсмографами, предназначенными для регистрации землетрясений.
      Таким образом, мощный взрыв заряда весом в несколько сотен или тысяч тонн представляет собой нечто вроде очага землетрясения. Волны, возникающие в земной коре
      при землетрясении, называются сейсмическими волнами. Волны, возникающие при взрыве и напоминающие сейсмические волны, называются сейсмовзрывными волнами.
      Взрывы сравнительно незначительных зарядов применяются для того, чтобы исследовать недра земного шара. Возникающая при взрыве сейсмовзрывная волна идет не только вдоль поверхности земли. Она уходит также вглубь земного шара и отражается от различных пластов горных пород. Отраженные волны приходят наверх с небольшим запозданием и могут быть зарегистрированы также при помощи сейсмографов. Это дает возможность установить, на какой глубине находятся отражающие волну пласты различных горных пород, и таким образом как бы видеть на глубину многих километров строение земной коры. Кроме научно-теоретического значения, такие исследования имеют и огромное практическое значение при отыскании нефти и других полезных ископаемых, при отыскании подземных вод и при решении многих других задач.
     
      РАСЧЕТ ЗАРЯДОВ ПРИ ОБЫЧНЫХ ВЗРЫВНЫХ РАБОТАХ ПО ВЫБРОСУ ГРУНТА
      Взрыв заряда на некоторой глубине внутри грунта, горной породы, бетона или другого материала может привести к выбрасыванию части материала и к получению воронки, глубина которой близка к глубине заложения заряда. Диаметр (ширина) воронки на поверхности может получиться различным. Чтобы получить воронку заданных размеров, заряд обычно рассчитывают по формуле, основанной на опытах, проведенных еще во второй половине прошлого века известными русскими инженерами-взрыв-никами Боресковым и Фроловым. Эту формулу можно написать в таком виде:
     
      НАПРАВЛЕННЫЙ ВЫБРОС ВЗРЫВОМ ГРУНТА И ГОРНЫХ ПОРОД
      Воронки при взрыве зарядов, помещенных в грунте, горной породе, бетоне, получаются потому, что при расширении взрывных газов некоторая часть среды, окружающей заряд, приобретает такие большие скорости, что поднимается на значительную высоту и разбрасывается в стороны. Такое действие взрыва используется при строительстве каналов, выемок для железнодорожных путей, при добыче полезных ископаемых — угля, руды и т. д. Этот же способ издавна применяется и в военном деле при минно-взрывных работах. Еще в 1552 г. при осаде русскими войсками города Казани была проведена штольня под одну из главных башен казанского кремля. В штольню был заложен заряд пороха и произведен взрыв, разрушивший башню, что способствовало успеху осадных работ и ускорило взятие города русскими войсками.
      Несмотря на столь длительную практику, действие взрыва в грунте до последнего времени не было изучено в достаточной степени. Взрыв применялся как сила, действующая стихийно и способная осуществлять только самые простые работы. Достаточно сказать, например, что на полезную работу выброса грунта обычно затрачивается только от одного до пяти процентов громадной энергии, выделяемой при взрыве. Такое состояние техники взрывного дела сохранилось до настоящего времени в капиталистических странах.
      Иначе дело обстоит в Советском Союзе. Уже во время первой и второй пятилеток потребность в повышении производительности взрывных работ привела советских ученых и инженеров к совершенно новым путям управления энергией взрыва при выбросе грунта. Оказалось возможным создать способ направленного выброса грунта взрывом.
      Сущность направленного выброса грунта достаточно проста. Рассмотрим, как действует заряд, помещенный на некоторой глубине в грунте. Выделим для этого в грунте ряд пирамид, сходящихся вершинами к заряду и выходящих своими основаниями на поверхность земли (см. рис. 13). Чем больше расстояние от заряда до поверхности грунта, тем больше масса соответствующей пирамиды. При взрыве давление взрывных газов передается равно-
      мерно во все стороны. Однако ввиду того, что масса различных пирамид различна, скорости, сообщаемые им взрывом, оказываются также неодинаковыми. Наибольшую скорость получает грунт вблизи кратчайшей линии, идущей от заряда к поверхности. Чем дальше от этой линии расположен грунт, тем медленнее он двигается. В первом приближении можно принять, что скорость выбрасываемого грунта обратно пропорциональна кубу расстояния от заряда до поверхности земли по соответствующему направлению. Вследствие неравномерного распределения скоростей энергия взрыва также распределяется в грунте неравномерно. Наибольшее количество энергии взрыва концентрируется вблизи кратчайшей линии, соединяющей заряд с поверхностью грунта. Эту линию обыкновенно называют линией наименьшего сопротивления. Вдоль линии наименьшего сопротивления грунт выбрасывается на наибольшее расстояние (рис. 12 и 13).
      При горизонтальной поверхности грунта наибольший выброс идет вверх, что обычно не представляет особенного интереса с практической точки зрения. Если необходимо выбросить грунт по какому-либо иному направлению, то это можно сделать, только изменив направление линии наименьшего сопротивления.
      Самый простой способ решения такой задачи состоит в том, чтобы произвести взрыв и получить воронку на откосе (рис. 14). Вследствие того, что здесь поверхность грунта наклонена в определенную сторойу, линия наименьшего сопротивления будет наклонена в ту же сторону и наиболее сильный выброс грунта произойдет по наклонному направлению. Подбирая величину заряда, можно бросить грунт в необходимом направлении на большее или меньшее расстояние.
      Этот способ дает возможность устраивать дамбы, перемычки и плотины на небольших реках. Так как падающие массы грунта практически мгновенно перекрывают реку и грунт не уносится водой, то можно перекрывать самые быстрые реки, что нельзя сделать иным способом в такой краткий срок.
      Однако не всегда имеется откос, наклоненный в нужную сторону. Тогда необходимо создать его искусственно.
      Стрелки изображают скорости выброса грунта при взрыве
      Это можно сделать при помощи вспомогательного заряда, дающего воронку вблизи места, где расположен главный заряд. Если положение, размер и форма воронки от взрыва вспомогательного заряда выбраны правильно, то линия наименьшего сопротивления, идущая от основного заряда, будет направлена в сторону откоса вспомогательной воронки. Выброс грунта пойдет в основном в эту же сторону (рис. 15). Если взрыв подводный, то вспомогательный заряд можно взорвать в воде сбоку, после чего должен быть взорван и основной заряд через такой промежуток времени, пока воронка в воде от предыдущего взрыва не успела еще сомкнуться.
      Направленное действие взрыва и направленный выброс грунта могут быть получены также, если вблизи заряда помещен пустой ящик или имеется какая-либо полость. Основная энергия взрыва направляется в сторону этой полости (рис. 16).
      Это — один из наиболее сильных способов управления действием взрыва. Сила такого способа видна на следующем примере.
      При расчистке русел рек часто приходится путем подрыва перерезать различные металлические стержни и иные детали. Для этого к ним подвязывают заряды взрыв-
      чатого вещества и подрывают обычным способом. При взрыве в воде разрушающее действие взрыва усиливается вследствие того, что заряд окружен водой.
      Рис. 16. Влияние полости (пустого ящика) на движение грунта при взрыве. То же самое получится при взрыве в воде.
      стет сравнительно мало, несмотря на значительное усиление действия взрывных газов. Это происходит потому, что вода как бы поддерживает разрушаемый взрывом стержень (или другую деталь), не дает ему свободно переме-щаться и поэтому уменьшает степень разрушения, производимого взрывом.
      Чтобы увеличить разрушение, нужно ослабить сопротивление воды действию взрыва. Для этого можно подвязать к стержню против заряда небольшую закрытую пустую жестянку, пустую бутылку или просто не успевший еще намокнуть кусок дерева. При взрыве жестянка, бутылка или кусок дерева будут мгновенно раздавлены сш лой взрыва и не смогут удержать от разрушения подрываемый стержень в такой мере, в какой это происходит в сплошной массе воды. Поэтому разрушения, производимые взрывом, значительно возрастут. Следовательно, можно будет получить необходимые разрушения, применяя значительно меньше взрывчатого вещества.
      Заметно ослабляется также ударная волна, идущая в окружающую среду, что позволяет производить взрывные работы сравнительно близко от судов, гидротехнических сооружений и мостов.
      Таким образом, можно утверждать, что расположенные соответствующим образом выемки или полости в плотных средах являются отличным средством управления энергией взрыва и направленным выбросом.
      Пойдем еще дальше в усложнении условий опыта. Можно образовать, например, цепочки из зарядов, взрываемых последовательно. При взрыве первого заряда цепочки образуется полость в грунте, направляющая выброс грунта при взрыве следующего заряда. Это дает возможность бросить грунт на значительное расстояние вдоль линии цепочки зарядов.
      Если расположить цепочки зарядов сходящимися линиями, то в одном месте при взрывах соберутся значительные массы грунта. Так можно быстро построить перемычку и плотину на горной, быстро текущей реке (рис. 17 и 18).
      Примером блестящего использования данного способа является следующий случай. Весной 1948 г. на одной из горных рек Узбекистана был чрезвычайно сильный паводок. Вода прорвалаёь в оросительные каналы, размыла холмы, являющиеся водоразделом, и прорвалась в ущелье, прегражденное дамбой. Бурный поток грозил снести дамбу и затопить два районных центра, много селений и значительные площади ценных хлопковых посевов.
      Рис. 17. Последовательные моменты подрыва группы из трех 1 — заряды готовы к действию; 2 — первый заряд подорван; 3 — второй
      падают в реку;
      зарядов для создания плотины направленным взрывом: заряд подорван; 4 — третий заряд подорван; 5 — массы грунта 6 — плотина готова.
      Несмотря на привлечение к работам большого числа людей и различных мощных технических средств, скоро стала ясно, что удержать воду, увеличивая высоту дамбы в ущелье путем насыпания грунта, невозможно. Тогда было ре-
      Рис. 18. Расположение зарядов в плане при создании плотины направленным взрывом (стрелки показывают направление переброски грунта взрывами).
      шено применить направленный выброс грунта. Благодаря самоотверженному труду инженеров и подрывников эта трудная задача была успешно выполнена. При помощи направленного выброса была создана мощная плотина высотой 13 метров, на 5 метров выше самого высокого уровня воды. Поток воды был остановлен и предотвращена возможность катастрофы. Этот случай является образцом умелого применения новой советской взрывной техники в неожиданных и сложных условиях.
     
      КУМУЛЯЦИЯ — СРЕДСТВО ПОЛУЧАТЬ СВЕРХВЫСОКУЮ КОНЦЕНТРАЦИЮ ЭНЕРГИИ ВЗРЫВА
      Всякая энергия легко и быстро переходит из мест, где ее концентрация выше, в места, где ее концентрация ниже. Например, если в стакан налить кипяток, то вскоре можно заметить, что кипяток охладился, а теплота распространилась на окружающие тела. Это — общеизвестный закон физики. Было бы совершенно невероятным, если бы холодная вода в стакане самопроизвольно нагрелась и закипела. Энергия не может самопроизвольно повысить свою концентрацию.
      Однако в некоторых частных случаях все же оказывается возможным повысить концентрацию энергии. Замечательным примером в этом отношении является особая форма направленного взрыва, которая называется кумуляцией.
      Впрочем, кумуляция получается не только при взрыве. Это широко распространенное явление, на которое, однако, мы обращаем мало внимания.
      Простейший случай кумуляции можно наблюдать хотя бы при таком простом опыте. Возьмем камень правильной формы и бросим его отвесно в воду. Камень, входя в воду* оставляет за собой полость в воде, которая быстро смыкается. Вода со всех сторон устремляется к центру поло-
      сги. Здесь потоки воды соударяются и резко тормозятся. В результате возникает высокое давление и под его действием выбрасывается вверх струя воды, которая может подняться очень высоко, иногда выше места, откуда упал камень (рис. 19 и 20).
      Рис. 20. Последовательные формы движения воды при падении камня в нее (в разрезе).
      Применяя специальные заряды с выемкой (рис. 21), можно получить соударение движущихся продуктов взрыва или металлических масс, приведенных в движение взрывом.
      При этом получается более или менее ярко выраженное явление гидравлического удара, приводящее к перераспределению энергии и к повышению скорости движения части соударяющихся масс.
      Впервые кумулятивные заряды были предложены в качестве вспомогательных детонаторов в 1865 г. капитаном Д. И. Андриевским. Таким образом, с самого начала кумуляция была предложена русским изобретателем для ре-
      шения практической задачи — обеспечения эффективного инициирования взрыва. Эта задача была решена успешно. Оказалось, что при правильном использовании кумуляция является действительно одним из самых мощных средств инициирования взрыва.
      В Германии кумуляция была обнаружена значительна позднее. Кроме того, здесь ученые ограничились физическими опытами, не сумев сделать практических выводов. В США кумуляцию впервые наблюдали в 1889 г. Американские ученые сделали еще меньше, чем немецкие. Они описывали кумуляцию как некоторый непонятный курьез, не находящий должного объяснения.
      Дальнейшее практическое развитие кумулятивные заряды получили после Великой Октябрьской социалистической революции в советских инженерных войсках. В 1924 г. была разработана система кумулятивных зарядов для производства саперных подрывных работ. Эти заряды значительно опередили свое время. В Германии первые кумулятивные заряды были созданы только в 1936 г.
      Во время Великой Отечественной войны особенно большую роль сыграли советские противотанковые кумулятивные авиабомбы, которые впервые были применены при отражении атак масс фашистских танков на Курской дуге в 1943 г.
      Многое сделано советскими учеными для создания теории кумуляции и подтверждения этой теории соответствующими опытами.
      Кумуляция является могущественным бронебойным средством. Кумулятивная струя, ударяя о броню, создает такие высокие давления, что металл сжимается и течет, как подвижная жидкость. В результате в металле мгновенно прокалывается длинное и узкое отверстие. Через него струя врывается в защищаемое броней пространство. Отдельные частицы, на которые рассеивается струя, несутся через воздух подобно маленьким метеоритам и интенсивно горят. Они зажигают горючее, взрывают боеприпасы, наносят значительные механические разрушения.
      Не меньшее значение имеет кумуляция для мирных целей. При помощи кумулятивных зарядов можно пробивать отверстия в стенах и перекрытиях, пробивать скважины в твердых горных породах, перерезывать металлические балки, стержни, листы.
      Если рассматривать явление кумуляции подробнее, то получится следующая картина. После взрыва заряда металл облицовки под действием взрывных газов движется примерно перпендикулярно поверхности облицовки. Смыкание сжимающейся облицовки начинается с ее вершины, входящей внутрь заряда. Смыкаясь, облицовка образует массивный стержень. Детонатор при этом из сжимающейся облицовки выжимается вперед по оси выемки тонкая струя, идущая с большой скоростью (рис. 22). Струя обычно получает большую скорость в своей головной части и меньшую в хвосте. В результате струя растягивается во время полета, длина ее увеличивается. Вместе с этим растет ее пробивное действие.
      Рост пробивного действия происходит до тех пор, пока кумулятивная струя не разорвется вследствие сильного растяжения на мелкие куски, которые быстро сгорают при их стремительном движении через воздух. При этом, конечно, пробивное действие струи быстро снижается и потом исчезает.
      Таким образом, пробивное действие кумулятивной струи сначала растет, потом, достигнув наибольшей величины, начинает снижаться и исчезает совсем. Расстояние от заряда, на котором достигается наибольшее пробивное действие, называется фокусным расстоянием.
      Кумуляция представляет собой могучее средство для получения весьма высоких скоростей, превосходящих те, которые можно получить иными средствами, а также огромных давлений, превосходящих при ударе кумулятивной струи о прочные преграды миллион атмосфер. Это делает кумуляцию могущественным средством научного исследования.
     
      ЗАКЛЮЧЕНИЕ
      Краткое ознакомление со взрывом и его действием показывает, что при взрыве возникают самые высокие давления, скорости и температуры, которые достигнуты современной техникой. Взрыв является поэтому очень сильным средством научного исследования. Он позволяет изучать явления при таких сильных воздействиях на вещество, которые раскрывают новые свойства материи и обогащают нашу технику способами, значительно повышающими производительность труда советских людей.
      Успешное изучение и практическое применение взрыва советскими учеными, инженерами и рабочими позволяет успешно выполнять многие практические и теоретические задачи.
      В Советском Союзе производится большое количество взрывов для решения самых разнообразных задач мирного строительства. Советские люди изобрели способы применения массовых направленных взрывов для строительства плотин, дамб, насыпей, для углубления русла рек.
      Вместе с тем советские люди успешно применяли взрыв для уничтожения живой силы и боевой техники противника во время Великой Отечественной войны. Высокий уровень нашей науки о взрыве и взрывной техники безусловно обеспечит и впредь превосходство нашего оружия над оружием любого захватчика, который дерзнул бы нарушить мирный труд нашей великой страны.
      В области изучения взрыва и его практического применения советские ученые достигли больших успехов. Не подлежит сомнению, что в дальнейшем наша наука о взрыве и взрывная техника достигнут еще больших успехов. Могучая сила взрыва будет полностью поставлена на службу строительства коммунизма.

|||||||||||||||||||||||||||||||||
Распознавание текста книги с изображений (OCR) — творческая студия БК-МТГК.

 

НА ГЛАВНУЮТЕКСТЫ КНИГ БКАУДИОКНИГИ БКПОЛИТ-ИНФОСОВЕТСКИЕ УЧЕБНИКИЗА СТРАНИЦАМИ УЧЕБНИКАФОТО-ПИТЕРНАСТРОИ СЫТИНАРАДИОСПЕКТАКЛИКНИЖНАЯ ИЛЛЮСТРАЦИЯ

 

Яндекс.Метрика


Творческая студия БК-МТГК 2001-3001 гг. karlov@bk.ru