Взрыв и взрывчатые вещества

DjVu

      ВВЕДЕНИЕ
      В своей жизни и трудовой деятельности человек всегда применял силу, затрачивал свою энергию для разных целей: для передвижения, для переноски тяжестей, при бхоте, при обработке земли и т. д. Однако сила человека Невелика. Если ее оценивать, как это принято в энергетике, мощностью, то есть работой, совершаемой в одну секунду, то для среднего человека это составит всего около килограммометров, то есть в 200 раз меньше, чем для полуторатонного грузовика.
      Стремясь увеличить свои силы, человек приручил животных и этим получил возможность в несколько раз быстрее передвигаться, перевозить большие тяжести, облегчить тяжелый труд по обработке полей. Большой шаг в расширении использования энергии человеком был сделан, когда люда научились применять энергию движущейся воды (водяное колесо) и ветра (ветродвигатель).
      Новую эпоху в развитии производительных сил человеческого общества составило открытие способов превращения теплоты горения в механическую работу. Паровая машина, изобретенная в России И. И. Ползуновым за 20 Лет До англичанина Уатта, позволила получать механическую энергию за счет огромных запасов скрытой, химической энергии различных видов топлива, выделяющейся & виде тепла при его горении. То, что дерево и некоторые другие вещества могут гореть с большим выделением тепла, было известно человечеству с незапамятных времен. В теченн» многих тысячелетий огонь служил только как источник тепла в быту и в промышленности, однако народная мудрость уже давно пророчески оценила значение его открытия. В древнем сказании повествуется о Прометее, титане, похитившем у богов огонь, которым лишь они одни до того владели. Прометей передал огонь людям и жестоко за это был наказан бога мн. В этом мифе наши далекие предки намного вперед предугадывали то огромное увеличение мощи человечества, ключ к которому лежал в открытии огня. Кстати, огонь, вероятно, и на самом деле первоначально сошел к человеку с неба в виде молнии, воспламенившей сухое дерево.
      После паровой машины двигатель внутреннего сгорания, динамомашина и электромотор, газовая турбина, входящая в наше время в технику, были новыми этапами в овладении энергией огня, которые позволили более полно и гибко использовать ее в промышленности и в быту.
      До сих пор, говоря об энергии,, мы оценивали ее толькос одной — количественной — стороны. Этого недостаточно. Лошадь, работая год, совершит работу большую, чем дает мотор самолета за час, но двигаться со скоростью самолета лошадь никогда не сможет даже в течение одной секунды. Мощность лошади, работа, которую она может совершить в одну секунду, для этого недостаточна.
      Точно так же самый сильный человек не сможет бросить кирпич на высоту четырехэтажного дома, хотя поднимет и унесет туда десяток кирпичей.
      Таким образом, если нам нужно совершить какую-либо работу очень быстро, например, сообщить при выстреле большую скорость снаряду или пуле, требуется чрезвычайно большая мощность. Точно так же очень большая мощность требуется для того, чтобы отколоть от массива кусок прочной руды или пробить стальную броню. В принципе такое воздействие можно было бы получить при помощи двигателя обычного типа — паровой машины нли двигателя внутреннего сгорания. Однако для получения такой большой мощности нужен был бы двигатель огромных размеров, громоздкий и дорогой. Его применение в большинстве случаев было бы нецелесообразным и неэкономичным, а в некоторых условиях и просто невозможным. Если, например, еще можно себе представить применение такой машины для добычи полезных ископаемых, то никак этого нельзя сделать, если нужно поразить вражеский танк или разрушить военный объект на территории противника.
      Все эти задачи, требующие чрезвычайно большой мощности, современная техника решает при помощи особого ода источников энергии — взрывчатых веществ, применяя я их как для разрушения, так и в тех случаях, когда кз метание с большими скоростями. Огнестрельное оружне и является по существу своеобразным двигателем внутреннего сгорания, в котором в качестве топлива используется один из видов взрывчатых веществ — пороха. Таким образом, взрыв взрывчатых веществ является ной нз форм использования энергии, выделяющейся при химической реакции; главную особенность взрыва предъявляет возможность получения огромных мощностей. Открытие взрыва и его применения, сначала в военной технике, а затем и в горном деле, было сделано задолго до использования других источников работы — не только двигатателя внутреннего сгорания и электромотора, но даря и паровой машины. Точное время этого открытия не удалось до сих пор установить. Первым взрывчатым веществом, известным человеку, был черный, или дымный, пopox, но и он, повидимому, имел длинную историю. Его предшественниками в Европе следует считать различные Зажигательные составы, о применении которых при осаде городов в древней Греции имеются сведения, относящиеся еще к пятому столетию до нашей эры. Эти составы, однако, существенно отличались от пороха тем, что содержали только различные горючие, но не селитру и могли гореть лишь при доступе воздуха; поэтому их легко было душить, прекратив тем или иным способом доступ к ним воздуха.
      Значительно позже, в седьмом веке нашей эры, зажигательные средства были усовершенствованы византийским греком Каллииникосом, который ввел в состав изобретенного им «греческого огня», помимо серы, соли, сменлы и асфальта, также негашеную известь; благодаря этому «греческий огонь» при соприкосновении с водой разогревался и даже воспламенялся. Такие зажигательные составы с большим успехом применялись в морских боях в оборонительных войнах, которые вела Византия против нашествия арабов. Особенно велико было моральное действие их применения на врага, так как эти составы вода не только не тушила, но, наоборот, они воспламенялись от воды.
      Состав «греческого огня» считался в Византии важнейшей военно-государственной тайной и долгое время оставался неизвестным в других странах.
      Однако в конце концов его узнали соседи Византии, и он с успехом использовался в войнах против нее.
      От «греческого огня» и других зажигательных составов к дымному пороху был только один шаг, но шаг очень существенный: нужно было ввести кислород в состав «греческого огня» для того, чтобы он мог гореть независимо от доступа воздуха. О существовании кислорода в те времена еще не знали, но было известно одно вещество — селитра, по виду похожая на соль, но в отличие от нее резко усиливающая горение любого горючего вещества.
      Попытками усилить горение при помощи различных солей занимались главным образом арабы и китайцы. Очень охотно применяли поваренную соль потому, что она придает пламени яркожелтую окраску; тогда считали, что более яркое пламя является и более горячим.
      Кто и когда впервые применил селитру, которая усиливала горение в гораздо большей степени, чем все другие соли, неизвестно, — вероятно, это было в Китае, где селитра встречается чаще и в более чистом виде, чем в Европе. «Китайской солью» или «китайским снегом» называют селитру арабские писатели. Первоначально ее, вероятно, применяли в медицине при лечении ран и язв. Может быть, при этом медицинском применении и была впервые открыта способность селитры усиливать горение — например, при сжигании пропитанного селитрой использованного перевязочного материала.
      Применение селитры в Китае долгое время служило мирным целям — ока использовалась в фейерверочном деле, в котором китайцы были непревзойденными мастерами. Неизвестно, когда китайцы впервые применили зажигательные составы с селитрой для боевых целей, но есть основания предполагать, что это произошло в тринадцатом столетни. В описании осады монголами в 1232 г. городе Кай-Фун-Фу, столицы династии Цзинь, говорится о «небопотрясающем громе», который получался защитниками города при помощи аппарата «Хо-Пао». Этот аппарат представлял собой железный сосуд, наполненный веществом «йо», которое содержало, вероятно, как и в древней Греции, горючие вещества и селитру в тщательно перемешанном виде. После закрывания сосуда и нагревания его на огне он разрывался со страшным грохотом, который, как указывается в описании, был слышен будто бы более чем на 100 ли, то есть на расстояние 55 километров.
      Если верить этому описанию, включающему и некоторые подробности о применении «Хо-Пао» при отражении осады города и его боевом эффекте, то следует заключить, что это была первая бомба в мире.
      Приблизительно к тому же времени относится усовершенствование зажигательной стрелы и изобретение ракеты. Старые зажигательные стрелы, снабженные горючими веществами, требующими доступа воздуха, были малоэффективны — они затухали при быстром полете, их легко было потушить. Этими недостатками не страдали стрелы с составами, содержащими селитру. Если же трубку и стрелы, содержащую такой состав, оставить открытой с одной — задней стороны, так, чтобы газы при поджигании выходили только назад, то такую стрелу и не нужно метать. Она сама полетит, движимая газами, вытекающими назад при горении. Это и есть ракета.
      Таким образом, колыбелью взрывчатых веществ был Китай. Как и когда они попали в Европу, остается тайной. Арабы знали селитренные зажигательные составы в середине XIII столетия. Заимствовали ли они эти составы из Китая или изобрели их независимо — неизвестно.
      Может быть, взрывчатые вещества были перенесены из Китая в Европу при нашествии монголов. Предание гововорит о том, что в битве при Лигнице в 1241 г., в которой монголы разбили немецких рыцарей, они уже применяли порох. Может быть, знание селитренных составов, этих ближайших предшественников дымного пороха, пришло в Западную Европу от арабов, с которыми в XIII столетии испанцы вели войны на Пиренейском полуострове. Как бы то ни было, оно получило в Европе дальнейшее развитие. Возникла и была осуществлена мысль применять селитренные составы для метания снарядов из пушки — закрытой с одного конца трубы, в которой сгорает пороховой заряд.
      Эту идею предание приписывает францисканскому монаху алхимику Бертольду Шварцу, которого, если он существовал в действительности, следует считать, таким образом, изобретателем не пороха, а пушки.
      Отсутствие более надежных и полных сведений об этом изобретении и его авторе не удивительно: занятия алхимией, черной магией, волшебством тогда почти не различались и считались богопротивным делом, которое легко могло привести на костер. Недаром на одной гравюре XVI века, изображающей Бертольла Шварца за работой над изготовлением пороха и пушки, он показан в сопровождении дьявола, помогающего ему в этом деле.
      Наиболее старое дошедшее до нас описание пушки относится к 1376 г. и составлено в Оренбурге, первый рецепт изготовления пороха датирован 1330 г.
      В России дымный порох для артиллерийских целен стал применяться с 1382 г., когда при отражении нападения на Москву татар, предводительствуемых Тохтамышем, с кремлевских стен загремели первые выстрелы из огнестрельных орудий. Большое развитие пороходелие получило при Петре Первом, который уделял ему много внимания. Сохранились собственноручные записи Петра о составе и способах изготовления пороха. В дальнейшем много сдс-лал для совершенствования пороходелия своими научными исследованиями великий русский ученый М. В. Ломоносов.
      В одной из хроник того времени мы читаем о пороходелии: «...и это искусство в Германии и во Франции стали держать втайне... стыдясь его как нечестного и прибегая к нему лишь в самом крайнем случае, так как считали его искусстве л бесчеловечным, нарушающим старый человеческий образ ведения войны».
      Идеологи отмирающего класса не скупились на проклятия в адрес пороха.
      «...Кажется особым произволением божиим, — пишет неизвестный автор в одном памфлете того времени, — что в новейшее время было изобретено, и к тому же христианином, такое губительное средство для того, чтобы смертные, охваченные взаимным страхом и не надеясь на свои силы, больше сохраняли мир и единство и боялись войн, страшась неведомых и несущих смерть выстрелов... Будучи далеко от мысли, что храбрость мужей в наше время упала, нужно все же признать, что лишь безумно храбрые, действительно отчаянные могут бороться среди этих огненных ядер... Для смертных было бы хорошо, если бы изобретатель сгорел при первом же опыте. Однако он пошел к королям и тиранам и выдал им тайну своего преступного творения... Худшее, опаснейшее и достойнейшее проклятия из всех искусств было таким образом изобретено на гибель многим смертным».
      Таким образом, религия и на этот раз становилась на пути развития науки и техники. Однако, как это всегда бывало, попытки затормозить технический прогресс не имели успеха, К концу XIV столетия дымный порох получил уже повсеместное распространение в Европе в качестве метательного средства для огнестрельного оружия. Появление же последнего произвело переворот в способах ведения войн,
      «Распространение огнестрельного оружия повлияло революционизирующим образом не только на самое ведение войны, но и на политические отношения господства и угнетения. Чтобы добыть порох и огнестрельное оружие, нужны были промышленность и деньги, а тем и другим владели горожане. Огнестрельное оружие было поэтому с самого начала оружием городов и возвышающейся монархии, которая в своей борьбе против феодального дворянства опиралась на города. Неприступные до тех пор каменные стены рыцарских замков не устояли перед пушками горожан; пули бюргерских ружей пробили рыцарские панцырц. Вместе с закованной в броню дворянской кавалерией рухнуло также господство дворянства...»
      Дымный порох не случайно оказался первым взрывчатым веществом, получившим техническое применение. Горение или взрыв дымного пороха в отличие от большинства современных взрывчатых веществ легко вызвать простым поджиганием. При этом горение его никогда не принимает форму столь сильного взрыва, как это бывает у многих взрывчатых веществ. Поэтому различные отклонения от правильного применения дымного пороха гораздо реже приводили к разрыву ствола оружия, чем, например, при использовании бездымного пороха. Именно поэтому дымный порох так распространен до сих пор среди охотников. Наконец, исходные материалы для изготовления дымного пороха, особенно древесный уголь, а также сера и селитра, были доступны. Сера встречается в Европе в виде месторождений главным образом в Италии на о. Сицилия. Сложнее обстояло дело с селитрой. Она образуется в природе из экскрементов животных и птиц и гниющих отбросов при окислении их па воздухе, В Европе больших естественных месторождений селитры нет. Поэтому в средние века главным поставщиком селитры сначала была Индия; закупку и перепродажу ее держали в своих руках венецианские купцы. Такое положение затрудняло производство пороха. Поэтому в Европе было поставлено изготовление селитры в ямах, наполнявшихся способными к гниению органическими азотистыми веществами — навозной жижей, кровыо и другими животными остатками. На поверхности ямы, где больше доступ кислорода, образовывались корки селитры, подвергавшейся тщательной очистке. Селитра, полученная по этому способу. обходилась почти в три раза дешевле, чем ввозимая из Индии.
      Следует добавить, что и изготовление пороха, хотя и требует много времени, в принципе просто. Око заключается в очень тщательном измельчении и смешещщ трех составных частей пороха и в последующем уплотнении и зернении получившейся смеси.
      Все это и обеспечило монопольное положение дымного пороха на протяжении пяти веков после введения его в военное дело.
      Не нужно думать, что дымный порох был единственным взрывчатым веществом, открытым за это время. По отдельным источникам можно заключить, что алхимики в своих опытах наталкивались на многие другие взрывчатые соединения. Однако ни техника применения, пи техника производства не были достаточно созревшими для практического использования згнх взрывчатых веществ. Они были забыты, а некоторые вновь открыты лишь столетня спустя или ждут еще своего открытия. Так было, например, с гремучей ртутью, полученной Лёвенштерном еще в XVII веке и вновь открытой Говардом в 1799 году.
      В первые столетия своего существования дымный порох применялся только для военных целей, В начале XVII века порох получил новое, еще более важное применение — для взрывных работ в шахтах при добыче руды. Начало этому было положено тирольским горняком Вейндлем в 1627 г. Через два года дьгмиын порох уже применялся для этой пели в Чехии, а в дальнейшем получил распространение и в других странах,
      В настоящее время промышленное применение взрывчатых веществ очень велико. Больше всего их потребляет горная промышленность, где взрывчатые вещества используются для взрывных работ при разработке полезных ископаемых, Па каждую тонну добытого каменного угля, например, расходуется более 100 граммов взрывчатых веществ. Белп учесть огромные масштабы добычи угля, то можно подсчитать, что одна только угольная промышленность во всем мире ежегодно потребляет свыше ста тысяч тонн взрывчатых веществ.
      Кроме каменного угля, народному хозяйству требуются руды разных металлов, строительный камень, различные минералы, служащие сырьем для химической и других отраслей промышленности. Все это добывается с помощью взрывчатых веществ.
      Взрывчатые вещества применяются также в сельском хозяйстве; с их помощью корчуют пцп, осушают болота, расширяя посевные площади.
      Взрывной способ широко используется в промышленном и жилищном строительстве, при прокладке дорог, в нефтяной, металлургической и машиностроительной промышленности.
      Роль взрывчатых веществ в горном деле и других отраслях промышленности п народного хозяйства в целом так велика, что трудно представить себе, как без них был бы достигнут современный уровень материальной культуры.
      Невиданно короткие сроки, в которые были сооружены за годы первых пятилеток мощные гидроэлектростанции, судоходные и оросительные каналы, небывалые в истории темпы возведения грандиозных гидротехнических сооружений связаны в значительной мере с использованием взрывчатых веществ.
      Чем же определяется значение взрывчатых веществ в современной технике?
      Главной особенностью взрывчатых веществ является то, что они содержат в своем составе и горючее и кислород, Поэтому они могут сгорать, не требуя притока воздуха, крайне быстро, развивая при этом огромные давления, достигающие сотен тысяч атмосфер. Такие огромные давления, да к тому же внезапно возникающие, действуют на все, что находится вокруг, как удар огромной силы, которого не выдерживает любой самый прочный материал. На действии этого удара и основано применение взрывчатых веществ для дробления, откола и разрыва во взрывных работах в горном деле и в других отраслях промышленности, а также в боеприпасах различного рода — артиллерийских снарядах, авиабомбах, мицах различного назначения, торпедах, подрывных средствах и т. д.
      Наряду с этим взрывчатые вещества особого класса, так называемые метательные взрывчатые вещества или пороха, применяются в виде зарядов к Огнестрельному оружию, В этих условиях метательные взрывчатые вещества не взрываются, но относительно медленно горят, развивая давления, гораздо меньшие, чем при взрыве, не превышающие нескольких тысяч атмосфер. Это горение идет, как и взрыв, без участия кислорода воздуха, и быстроту его можно надежно и точно регулировать, изменяя размеры и форму частиц пороха. Благодаря этому пороха по настоящее время являются основным видом топлива, применяемым для целей метания.
      Условия, в которых используется энергия взрывчатых веществ, а следовательно, и требования, которым они должны удовлетворять, чрезвычайно разнообразны. В горном деле взрывчатые вещества применяются для образования выемок взрывом на выброс в мягких, например, песчаных грунтах, для откола горных пород малой крепости. Иногда при этом требуется, чтобы полученные куски не имели трещин — в этих случаях сильное дробящее действие не только излишне, но даже вредно. Наряду с этим взрыв применяется для дробления очень твердых горных пород, например, при добыче золота; в таких случаях требуются взрывчатые вещества с сильным дробящим действием.
      В военном деле для снаряжения тех снарядов, которые сделаны из относительно хрупкого сталистого чугуна, применяются взрывчатые вещества с слабым дробящим действием. В этом случае корпус снаряда дробится на осколки таких размеров, которые дают наибольшее убойное действие. При применении сильно дробящих взрывчатых веществ значительная часть металла корпуса была бы раздроблена в пыль и убойное действие снаряда резко уменьшилось бы. С другой стороны, в боеприпасах, предназначенных для пробивания брони за счет действия взрыва разрывного заряда, требуется применение взрывчатых веществ, дающих максимальный дробящий эффект.
      Разнообразны требования не только к взрывному действию, но и к другим свойствам взрывчатых веществ. Так, например, взрывчатые вещества для артиллерийских снарядов, особенно же для бронебойных, должны выдерживать, не взрываясь, толчок значительной силы. В противном случае возможен был бы преждевременный взрыв снаряда в стволе орудия при выстреле или при ударе о броню. Помимо этого, для широкого применения того или иного взрывчатого вещества необходимо, чтобы имелись большие количества исходных, сравнительно недорогих материалов для его изготовления, чтобы способ изготовления взрывчатого вещества был достаточно прост и производителен и т. д.
      Все это делает задачу науки н промышленности по обеспечению горного дела и военной техники взрывчатыми веществами весьма сложной и многосторонней.
      В настоящей брошюре рассматривается сущность горения и взрыва, на которых основывается действие взрывчатых веществ, состав современных взрывчатых веществ, их свойства и применение в различных условиях и получение взрыва за счет атомной энергии.
     
      1. ГОРЕНИЕ И ВЗРЫВ
      Каждый из нас, кто по личному участию в войне, кто по кинокартинам, знаком со взрывом — этим мощным и грозным явлением, В дни Великой Отечественной войны от взрывов, организованных бесстрашными советскими партизанами, взлетали на воздух вражеские эшелоны и склады, рушились мосты под ногами оккупантов. Сила взрывчатых веществ в виде различных боеприпасов была в руках доблестных советских воинов главным средством для подавления вражеской обороны, при разгроме армий гитлеровских захватчиков.
      Сегодня, в мирные дни, взрыв раскрывает нам богатства земных недр, помогает прокладывать пути через горы, преграждает течение рек, является нашим помощником в героическом созидательном труде.
      Что же такое взрыв и как он действует?
      Взрыв представляет собой крайне быструю химическую реакцию, в результате которой взрывчатое вещество превращается в газы. Эга реакция протекает с выделением большого количества тепла. Например, взрыв килограммового заряда тротила может произойти за одну стотысячную долю секунды. Вследствие чрезвычайной быстроты реакции образующиеся газы не успевают за это время заметно расшириться и занимают вначале объем, немногим больший объема, который занимало взрывчатое вещество. Этот объем в несколько тысяч раз меньше, чем тот, который занимали бы газы взрыва при атмосферном давлении. Известно, что давление газа тем больше, чем меньше объем сосуда, в котором он находится. Поэтому газы в момент взрыва оказывают огромное давление, действующее как мощпьгй удар. Это давление так велико, что его нельзя непосредственно измерить каким-либо известным прибором без того, чтобы этот прибор не разрушился при таком измерении. По теоретическим расчетам давление взрыва для некоторых взрывчатых веществ достигает сотен тысяч атмосфер.
      По мере удаления от взорвавшегося взрывчатого вещества действие взрыва быстро падает; однако при взрывах больших количеств взрывчатых веществ давление даже на расстоянии нескольких Километров достаточно, чтобы выбить стекла в окнах домов.
      Возникает естественный вопрос; почему же взрыв протекает с такой огромной быстротой? Ведь с химической стороны те реакции, которые идут при взрыве, очень похожи, а иногда и тождественны реакциям, происходящим при горении топлива, В основном это окисление (соединение с кислородом) углерода с образованием углекислого газа (С02) или окиси углерода (СО) и водорода с образованием воды (НгО),
      Более того, и сами взрывчатые вещества в большинстве своем способны не только взрываться, но и гореть.
      Тот же тротил, если его поджечь, может гореть, и притом довольно медленно, спокойнее и медленнее, чем, скажем, бензин, Наоборот, самое простое горение, например, горение угля, можно поставить в такие условия, что оно будет протекать как сильнейший взрыв. Если взять тонко измельченный уголь, например в виде сажи, и распылить его в воздухе так, чтобы образовалось пылевое облако, то при поджигании такого облака произойдет взрыв. Более сильный взрыв можно получить, если сажу пропитать жидким воздухом или кислородом.
      Почему же горение в обычных условиях протекает медленно и за счет чего может быть достигнуто его ускорение?
      Горение угля является химической реакцией соединения углерода с кислородом воздуха. Скорость химических реакций зависит от температуры и от давления, С повышением температуры скорость реакции быстро возрастает; если температуру повысить на 10 градусов, то скорость реакции увеличится в два — четыре раза, Расчет показывает, что если от комнатной температуры перейти к температуре в 1000 градусов, то эта скорость возрастет во много миллиардов раз, При увеличении давления скорость химических реакций также возрастает — для некоторых реакций пропорционально давлению, а для других даже быстрее — пропорционально давлению в квадрате, то есть если повысить давление от 1 до 1000 атмосфер, скорость реакции увеличится в 10002, или в миллион раз,
      При горении угля выделяется много тепла. Один килограмм угля дает при сгорании около 8000 больших калорий. Этого количества тепла хватило бы для нагрева до кипения 8 ведер воды, За счет выделения большого количества тепла при горении достигается очень высокая температура, особенно, если уголь горит в чистом кислороде, При горении на воздухе, содержащем, как известно, только 21 процент кислорода, выделяющееся тепло расходуется це только на нагрев образующегося углекислого газа, но и на нагрев азота, Температура получается поэтому ниже, но все же весьма высокая — она может превышать 2000 градусов. Таким образом, реакция горения угля происходит При очень высокой температуре, и скорость ее могла бы быть чрезвычайно большой. Несмотря на это, горение протекает медленно, Причина этого заключается в том, что реакция может идти только на поверхности куска угля, где он соприкасается с воздухом, а эта поверхность обычно невелика.
      Из сказанного ясно, что для ускорения горения надо, с одной стороны, увеличить поверхность угля и, с другой, облегчить доступ к ней кислорода воздуха. Это и достигается тонким измельчением угля и распылением его в воздухе так, чтобы каждая пылинка была окружена нужным для сгорания количеством кислорода.
      Представим себе, что мы имеем уголь в виде кубиков с длиной ребра 10 сантиметров. Поверхность одного такого кубика будет равна 600 квадратным сантиметрам. Измельчим теперь каждый кубик в частицы той же формы, но с длиной ребра в одну тысячную сантиметра. Тогда поверхность будет составлять уже не 600, а шесть миллионов квадратных сантиметров, то есть увеличится в Ю 000 раз. Соответственно уменьшится и время сгорания частицы угля н оно сможет протекать крайне быстро.
      Однако тонкое смешение участников реакции, которое необходимо, чтобы она могла протекать быстро, само по себе еще не всегда достаточно для получения взрыва. Это видно хотя бы из того, что даже такие взрывчатые вещества, как тротил, пироксилин и другие, в которых и горючие элементы (углерод и водород) и кислород входят в состав одной и той же молекулы, при поджигании способны к медленному горению.
      Почему это так и что нужно для того, чтобы получить взрыв?
      Поднесем на короткое время к открытой поверхности заряда тротила, вставленного в жестяной стакан, небольшое пламя. При этом поверхностный слой тротила нагреется, скажем, до 200 градусов. В нагретом слое будет идти химическая реакция с выделением тепла. Одновременно тепло будет отдаваться следующему слою тротила и в окружающий воздух. При 200 градусах скорость реакции и количество выделяющегося при ней тепла невелики. В каждую единицу времени тепловые потери будут больше прихода тепла. Поэтому температура в слое будет падать. реакция прекратится и тротил не загорится.
      Повторим опыт, но будем держать пламя дольше, чтобы тротил нагрелся на поверхности до 400 градусов. Если мы теперь отнимем пламя, то температура в слое тротила не только не понизится, но будет возрастать и ом воспламенится. При 400 градусах химическая реакция в тротиле идет так быстро, что тепла выделяется больше, чем его теряется вследствие теплоотдачи, гг дальнейший разогрев слоя, приводящий к воспламенению, идет сам по себе.
      Однако, хотя реакция при горении п быстрая, но идет она только в тонком, нагретом пламенем слое, так как остальной тротил еще холодный, В результате горения образуются газы с высокой температурой. Они нагревают следующий слой тротила, вызывая в нем быструю реакцию, Этот процесс повторяется от слоя к слою, пока не сгорит весь тротил.
      Нагрев слоя, вступающего в реакцию, происходит при горении путем теплопроводности. Передача тепла теплопроводностью — довольно медленный процесс. В этом легко убедиться, погрузив, например, конец чайной ложки в горячий чай. Ощущение тепла дойдет до руки только через несколько секунд.
      Поскольку передача тепла при горении происходит медленно, то и скорость распространения горения мала. При горении с торца заряд тротила высотой 10 сантиметров сгорает за 15 минут.
      Допустим теперь, что вместо того, чтобы поджигать тротиловый заряд, мы произведем по нему очень сильный удар, подобный тому, какой испытал бы он при попадании в него винтовочной пули, по еще более резкий. При таком ударе верхний слон тротила сожмется и сильно разогреется, подобно тому как разогревается поверхность наковальни от удара по пей молота. Вследствие высокой температуры в слое пройдет химическая реакция. Скорость ее будет при этом гораздо выше, чем при горении, так как здесь возникнет не только высокая температура, но и большое давление, созданное ударом. Л давление, как мы видели, также сильно ускоряет реакцию. Образовавшимся газам некуда расширяться: с одной стороны ударяющая поверхность, с другой — тротил. Поэтому газы будут иметь очень большое давление, которое сожмет соседний слой тротила. Сжатие вызовет в этом слое разогрев и быструю химическую реакцию. Таким образом, как и прп горении, реакция, начавшись на поверхности заряда, будет распространяться по нему вглубь, пока не прореагирует все взрывчатое вещество.
      Основное, качественное отличие взрыва от горения заключается в том, что при взрыве разогрев, вызывающий реакцию, передается не теплопроводностью, а сжатием. Передача энергии сжатием, или, как называют этот процесс, ударной волной, происходит несравненно быстрее, чем теплопроводностью, — со скоростью, достигающей нескольких километров в секунду.
      Если взять длинный металлический стержень, на один коней его положить руку, а по другому ударить молотком, то будет казаться, что рука ощущает толчок в момент удара. Это ощущение ошибочно; действие удара распространяется по стержню с определенной скоростью и доходит до руки через некоторый промежуток времени. Однако этот промежуток времени слишком мал, и для нашего осязания моменты удара и восприятия его рукой неразличимы, подобно тому как неразличимы для глаза отдельные кадры кинокартины,
      В тротиловом заряде взрыв распространяется от одного конца до другого за одну стотысячную долю секунды, в миллион раз быстрее, чем при горении. Это время так мало, что если мы будем смотреть на взрывающийся заряд, нам покажется, что взрыв произошел мгновенно и одновременно во всех его частях. На самом деле это не так: взрыв распространяется по взрывчатому веществу с определенной, очень большой скоростью, которая может быть измерена точными физическими методами. Скорость распространения взрыва в различных взрывчатых веществах заключается между 1 н 8,5 километра в секунду.
      Для тротила она равна 7 километрам в секунду. Взрыв в тротиле распространяется в 20 с лишним раз быстрее, чем звук в воздухе, и в 8 раз быстрее, чем летит винтовочная пуля; при такой скорости путь от Москвы до Ленинграда был бы пройден за полторы минуты.
      Чем больше скорость распространения взрыва, тем сильнее и резче удар, производимый газами взрыва, тем больше дробящее действие взрыва.
      Это действие можно еще более усилить, направляя его на определенный, небольшой участок разрушаемого объекта, например брони, которую нужно пробить. Такое сосредоточение действия взрыва основано на явлении так называемой кумуляции (от латинского слова «кумуля-цио» — увеличение), впервые наблюдавшемся известным русским военным инженером М. М. Боресковым еще в 1864 году, но широко использованном только во время второй мировой войны.
      Явление кумуляции можно пояснить таким опытом (рис. 1). На стальную плиту поставлены два цилиндрических заряда взрывчатого вещества одинаковых размеров, но один сплошной, а другой с конической выемкой в нижней части. Если эти заряды взорвать, то сплошной заряд даст на плите вмятину на большой площади, но малой глубины, а заряд с выемкой, меньший по весу, пробьет плиту насквозь, хотя и на малой площади. Такое сосредоточение действия взрыва объясняется тем, что газы взрыва, движущиеся от поверхности конуса, встречаются на оси его и образуют мощную тонкую струю, пробивающую стальную плиту.
      Пробивное действие получается еще сильнее, если коническая выемка имеет металлическую облицовку небольшой толщины. Тогда кумулятивная струя включает в себя тяжелый металл, движущийся с огромной скоростью, и врезается в сталь, как нож в масло.
      В минувшей войне задача борьбы с броней (танки, бронетраргспортеры, доты и др.) получила важнейшее значение. Для этой цели был использован кумулятивный принцип устройства заряда бронебойных боеприпасов, в первую очередь противотанковых снарядов. Схема устройства такого снаряда показана на рис. 2, При ударе снаряда о броню взрывается чувствительный головной взрыватель;
      его взрыв передается по центральной трубке капсюлю-детонатору, находящемуся в донной части снаряда; капсюль-детонатор через промежуточный детонатор вызывает взрыв разрывного заряда, имеющего кумулятивную выемку с металлической облицовкой.
      Пробивное действие кумулятивного снаряда основывается не на большой его скорости, то есть не на большой энергии удара, как у обычных бронебойных снарядов, а ца действии взрыва заряда взрывчатого вещества, снабженного кумулятивной выемкой и взрывающегося в момент удара снаряда о броню.
     
      2. ТРИ КЛАССА ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ
      История открытия взрывчатых веществ — героические страницы в летописи химии. Часто химик, получая новое соединение, не подозревал о том, что оно способно взрываться, и дорого — потерей пальцев, глаз, а иногда и жизни — оплачивал свое открытие.
      Некоторые взрывчатые вещества, открытые химиками, настолько чувствительны, что взрываются от малейшего прикосновения.
      Примером такого вещества может служить йодистый азот — порошок черного цвета, образующийся при взаимодействии кода с раствором аммиака, Во влажном виде Этот порошок не взрывается, но если дать ему высохнуть, то он становится таким чувствительным, что взрывается от самого слабого воздействия, например от прикосновения бородки птичьего пера. Йодистый азот взрывается даже от сильного света, например от вспышки магниевого состава, применяемого при фотографирования.
      Попятно, что такие сверхчувствительные взрывчатые вещества не могут иметь практического значения, так как опасность взрыва при обращении с ними чрезмерно велика. И если бы химия знала только взрывчатые соединения типа йодистого азота, то взрывчатые вещества не получили бьг того применения, какое они имеют в наше время.
      Следует указать, что нет прямой связи между количеством энергии, которую нужно затратить для возбуждения взрыва взрывчатого вещества, и количеством энергии, которую оно дает при взрыве. Это относится не только к взрывчатым веществам. Зажечь дрова, например, легче, чем каменный уголь, хотя прк горении угля тепла выделяется вдвое больше,
      Представим себе камень, лежащий на возвышении. Если столкнуть его с этого возвышения, то он будет падать, приобретая все большую и большую скорость. Очевидно, что усилие, которое нужно, чтобы вызвать падение камня, не зависит от того, на какой высоте он находится. Скорость же и кинетическая энергия, которые приобретает падающий камень, тем больше, чем больше высота падения.
      Учеными были открьггьг взрывчатьге вещества, Превосходящие йодистый азот по силе действия и в то же время обладающие несравненно меньшей чувствительностью. Возбудить взрыв таких взрывчатых веществ теплом и ударом настолько трудно, что некоторые из них долгое время поме их открытия даже не считались взрывчатыми. Так, пикриновая кислота, которая бьща открыта в 1788 году, в течение почти ста лет использовалась только как желтая Краска. И лишь в 1873 году было установлено, что эта краска является сильнейшим взрывчатым веществом; вскоре после этого ее начали применять для снаряжения артиллерийских снарядов.
      Тротиловый заряд не взрывается от удара при падении на землю с любой высоты. Тротил не взрывается даже при простреле обычной винтовочной пулей. Чтобы вызвать его взрыв, требуется удар еще большей резкости. Добавим, что и зажигаются такие взрывчатые вещества, как тротил или пикриновая кислота, с трудом; например, зажечь тротил гораздо труднее, чем бумагу или керосин. А некоторые взрывчатые вещества от спинки вообще не загораются.
      Относительно малая чувствительность современных взрывчатых веществ к удару и к трению очень важна для безопасности их применения как в горном деле, так и в военной технике.
      При горных взрывных работах патроны взрывчатого вещества вводят в выбуренный в породе шпур (цилиндрическое углубление); при этом взрывчатое вещество может подвергаться трепню о стенки шпура.
      Далее обычно одновременно взрывают несколько шпуров; если заряд в одном из них по тем или иным причинам не взорвался, то взрывчатое вещество попадает в отколотую взрывом породу и при разборке и погрузке ее может подвергаться ударам.
      Если порода не разрушена, там, где находился невзор-вавшийся заряд, то для его ликвидации, ввиду того, что разряжать шпур сложно, обычно бурят рядом новый шпур, направляя его так, чтобы конец находился около невзорвавшегося заряда; в новый шпур вводят новый заряд, при взрыве которого взрывается и отказавший заряд. Бывает, однако, что направление нового шпура установлено неточно и бур попадает в отказавший заряд.
      Во всех этих случаях, если взрывчатое вещество обладает большой чувствительностью к трению и к удару, возможно возникновение взрыва, обычно приводящее к ранению или гибели горняка. Такие случаи — нередкое явление при применении нитроглицериновых или хлорат-ных взрывчатых веществ. Именно по этой причине взрывчатые вещества этих типов были сняты с применения в горной промышленности в нашей стране.
      Еще меньше должна быть чувствительность взрывчатых веществ при их применении в военном деле. Так, например, для разрывного заряда артиллерийского снаряда не могут быть применены взрывчатые вещества Значительной чувствительности, взрывающиеся от толчка При выстреле.
      Каждый знает, что если поезд или автомашина резко трогается, то пассажир испытывает толчок в обратном направлении. Происходит это потому, что любое тело обладает инерцией и стремится сохранить то состояние движения или в данном случае покоя, в котором оно находилось.
      Когда при выстреле из орудия снаряд под действием пороховых газов, давящих на его дно, начинает двигаться, то заложенный в нем заряд взрывчатого вещества, подобно пассажиру, испытывает толчок. Многие взрывчатые вещества не могзт выдержать такого толчка и взрываются от него. В этом случае снаряд разрывается не у цели, а в стволе орудия или сразу же как только вылетит из него. В результате выходит из строя орудие, поражается орудийный расчет. Понятно, что такие случаи совершенно недопустимы.
      Еще меньше должна быть чувствительность взрывчатого вещества к толчкам и ударам, чтобы его можно было применять для снаряжения бронебойных снарядов обычного типа, которые имеют большую скорость встречи с броней.
      Разрывной заряд такого снаряда, помимо толчка при Выстреле, испытывает еще более сильный толчок при ударе о броню. Если взрывчатое вещество чувствительно, то оно может взорваться от этого удара прежде, чем снаряд пробьет броню. В этом случае поражения, наносимые Взрывом, будут гораздо меньшими. В одном из коупцен-ших морских сражений первой мировой войны — Ютландском — английские снаряды, попадая в немецкие корабли, наносили им относительно малый ущерб. Эти снаряды были снаряжены пикриновой кислотой, чувствительность которой к удару слишком высока для ее применения в бронебойных снарядах, и они взрывались, не успев проникнуть в корпус корабля.
      По этим причинам для снаряжения снарядов не применяются такие взрывчатые вещества, как нитроглицерин или динамиты на его основе, хотя по энергии взрыва нитроглицерин в полтора раза превосходит тротил и с точки зрения получения наибольшего разрушительного действия применение нитроглицерина было бы желательно.
      Ч вствительность взрывчатого вещества к удару ограничивает его применение и для снаряжения авиабомб. Заряд гзиабомбы не должен взрываться от уддра падающей бомбл о грунт или иную преграду. В зависимости от установи;: взрывателя этот взрыв производится обычно с тем или ::ным замедлением, в течение которого авиабомба успевает проникнуть на достаточную глубину в то сооружена (здание, блиндаж и т. п.), которое она должна разрушить.
      ГЬ всем этим причинам в боеприпасах, как правило, применяют относительно малочувствительные взрывчатые веще:тва.
      Чувствительность некоторых взрывчатых веществ к внешним воздействиям настолько мала, что это иногда и в пше время приводило к недооценке возможности взрьпа, имевшей катастрофические последствия. На не-мецк:м химическом заводе в Оппау в числе других продуктов производилась удобрительная смесь, состоящая из аммиачной селитры и сернокислого аммония. Завод рабоыл круглый год, но смесь вывозилась в сельские районы только осенью. Готовый продукт ссыпали в заводски склады. При длительном хр а г ген пи рыхлый порошок слеживался в сплошную камнеобразную массу. Дробтенпе этой массы обычными механическими способами три разгрузке складов было затруднительным, и па згзоде применили для этой цели взрывной способ. Предварительно обычными испытаниями установили, что смесь не взрывается. Было произведено около двадцати тысяч подрывов слежавшейся смеси, и вдруг при очередном подрыве, утром 21 сентября 1921 года, склад, а вме-те с ним и весь завод взлетели на воздух. На месте взорптвшегося склада образовалось озеро Длиной 165, пшриюй около 100 и глубиной около 20 метров (рис. 3). ВзрыЕзм были вызваны большие разрушения и в городе. Число убитых при взрыве превысило 500 человек.
      Последующие широкие исследования, проведенные в рззньц странах, показали, что в известных условиях, которые, очевидно, и имели место при взрыве в Оппау, данная смесь щособна взрываться. После этого случая взрывное рыхлезие подобных смесей было запрещено, и теперь до: пускается только механическое дробление, которое не может вызвать их взрыва.
      Число взрывчатых веществ, подобных тротилу или пикриновоЙ кислоте, не взрывающихся от зажигания или слабого удара, велико.
      Все такие вещества составляют основной класс взрывчатых веществ: они называются дробящими или вторичными взрывчатыми веществами. Первое название дробящие обусловлено тем, что эти взрывчатые вещества
      используются для целей дробления; смысл второго названия будет пояснен ниже.
      То, что вторичные взрывчатые вещества не взрываются в обычных условиях от пламени, а также от ударов умеренной силы, очень вэжЕ[0 для безопасности их производства и применения. В процессе производства взрывчатое вещество приходится иногда нагревать, и при недосмотре возможны перегрев и самовоспламенение. В ряде случаев взрывчатые вещества подвергаются механической обработке. При применении взрывчатых веществ тоже нельзя полностью избежать толчков и ударов. Наконец, возможны пожары при производстве и хранении взрывчатых веществ, и бывает, что они загораются.
      Если бы взрывчатое вещество во всех этих случаях не просто сгорало, а давало взрыв, то каждое его воспламенение приводило бы к разрушительной катастрофе.
      Примерами таких катастроф могут служить те пожары на заводах взрывчатых веществ, при которых горение взрывчатого вещества по некоторым не всегда установленным причинам переходило во взрыв.
      В конце прошлого столетия в испанской гавани Сантандере возник пожар на пароходе, груз которого состоял из 2000 тонн железа и нескольких сот ящиков динамита. Часть ящиков была спешно переброшена ка берег. Пожар тем временем продолжал разрастаться, а на набережной собралась, как это в таких случаях обычно бывает, большая толпа зрителей. Представитель пароходства по ошибке заявил, что на пароходе не осталось больше динамита. Через два часа после начала пожара внезапно произошел сильнейший взрыв; полкорабля взлетело в воздух, и разбросанными осколками было убито пятьсот и тяжело ранено более тысячи человек.
      В 1935 г., в период усиленной подготовки гитлеровской Германии к войне, на заводе взрывчатых веществ в Рейнсдорфе по неизвестной причине загорелся тротил в мастерской переработки отходов производства. Необходимых устройств для тушения горения не было, оно усилилось и перешло во взрыв. В результате разлета осколков аппаратов, раздробленных взрывом, он передался в другие мастерские завода и вызвал в них пожары и взрывы, разрушившие почти весь завод. Обшее число пострадавших превысило 800, из них 80 человек были найдены убитыми или вообще не были найдены.
      Если бы воспламенение взрывчатого вещества всякий раз приводило ко взрыву подобно тому, как это было в описанных случаях, то это сделало бы производство и широкое применение взрывчатых веществ практически невозможным. Однако, к счастью, это не так. Известно много случаев, когда при пожарах на заводах и складах порохов и взрывчатых веществ большие их количества, достигающие десятков тонн, сгорали без взрыва.
      Однако посмотрим на этот вопрос с другой стороны. Если взрывчатое вещество не взрывается от поджигания, а только от сильного удара, то спрашивается: как же вы-вывать его взрыв в реальных условиях применения? Представим себе, например, заряд взрывчатого вещества, помещенный в узком и длинном углублении, выбуренном в горной породе. Чтобы произвести по этому заряду сильный механический удар, достаточный для возбуждения взрыва, потребовалось бы сложное устройство, приводимое в действие на расстоянии и уничтожающееся при каждом взрыве. Это было бы слишком дорого и поэтому практически непелесообразно, а в условиях военного применения, как правило, и неосуществимо. Значит, нужен какой-то другой, более простой, способ производить удар по заряду взрывчатого вещества.
      Именно такая задача и Стояла перед техникой взрывного дела сто лет назад, когда надо было внедрить в гор-.ное дело взамен слабого по действию, но взрывающегося от пламени дымного пороха открытые к тому времени первые вторичные взрывчатые вещества — пироксилин и нитроглицерин. Пионерами в решении этого вопроса были русские исследователи,.знаменитый химик проф. Н. Н. Зи-иин и военный инженер В. Ф. Петрушевский. В 1854 году они предложили применять нитроглицерин для снаряжения снарядов и мин и разрабатывали практические способы возбуждения его взрыва.
      В царской России работы Зинина и Петруневского не получили развития; однако они стали известны энергичному и инициативному шведскому предпринимателю и инженеру А. Нобелю. Последний заимствовал идеи русских Ученых, разработал на их основе способ применения нитроглицерина для взрывных работ и широко внедрил его в практику горного дела.
      Задача надежного возбуждения взрыва вторичных взрывчатых веществ была окончательно разрешена применением для этой цели взрывчатых веществ другого класса — инициирующих взрывчатых веществ: гремучей ртути, азида свинца ц др. Основной особенностью этих взрывчатых веществ является то, что горение их, вызванное поджиганием, очень быстро, иногда практически мгновенно, переходит во взрыв.
      Если крупинку инициирующего взрывчатого вещества — азида свинца — положить на лист жести или на стеклянную пластинку и поджечь, то происходит взрыв, пробивающий в жести или в стекле отверстие. Действие взрыва настолько местное, резкое, что сама стеклянная пластинка остается целой, и трещин обычно не образуется (рис, 4).
      Если немного азида свинца поместить на заряд вторичного взрывчатого вещества и поджечь, то взрыв азида производит такой сильный удар по вторичному взрывчатому веществу, что взрывается и оно.
      На практике возбуждение взрыва на основе этого принципа осуществляется при помощи капсюдя-детона-тора. В простейшем своем виде он представляет собой гцльзочку (рис. 5), металлическую иди бумажную, диаметром R — 7 миллиметров, в которую запрессовано небольшое количество (1 — 2 грамма) инициирующего взрывчатого вещества. Капсюль-детонатор помещается в заряде вторичного взрывчатого вещества (рнс. 6); црц поджигании (тем или иным способом) инициирующее взрывчатое вещество в капсюле-детонаторе взрывается и вызывает взрыв вторичного взрывчатого вегцества.
      Поэтому взрывчатые вещества этого класса и назы- ваются инициирующими, то есть «начинающими», взрывчатыми веществами (от латинского слова «ипициаре» — начинать).
      В отличие от Них взрывчатые вещества типа тротила, взрыв которых п условиях практического применения возникает вторично — от взрыва инициирующего взрывчатого вещества в капсюле-детонаторе, называются вторичными.
      Так как инициирующие взрывчатые вещества взрываются от пламени, искры и т. п., производство их более опасно. Опасность усугубляется тем, что взрывчатые вещества этого класса обладают и большой чувствительностью к удару и трепшо. При этом удар всегда приводит не к горению, а к взрыву.
      Однако инициирующих взрывчатых веществ требуется По сравнению с вторичными очень мало, и при соблюдении жестких мер предосторожности опасность случайного взрыва при их изготовлении может быть практически предотвращена. К тому же некоторые из инициирующих взрывчатых веществ, как, например, старейшее из них и Применяемое до сих пор — гремучая ртуть, большую часть Производственного процесса проходят во влажном состоянии, в котором они утрачивают как свою чувствительность к механическим воздействиям, так и способность взрываться от пламени.
      Некоторые вторичные взрывчатые вещества, например тротил, в литом виде обладают такой малой чувствительностью, что не взрываются даже от капсюля-детонатора.
      В этих случаях используется «ступенчатое» возбуждение взрыва, широко применяемое в различного рода боеприпасах. В основной заряд помещается промежуточный детонатор — небольшой заряд вторичного взрывчатого вещества, обладающего более высокой чувствительностью, например того же тротила, но не в литом, а в прессованном виде, еще лучше — более сильного: тетрила, тэна и т. п. При взрыве капсюль-детонатор вызывает взрыв промежуточного детонатора, от которого в свою очередь происходит взрыв основного заряда.
      При возбуждении взрыва капе голем-детонатор ом поджигание капсюля должно производиться на расстоянии, так, чтобы от взрыва не пострадал взрывник. Это достигается применением электрического способа возбуждения взрыва. В капсюль-детонатор (рис. 7) введены проводники. К0НЦЫ этих проводников соединены короткой топкой проволочкой, окруженной легко воспламеняющимся составом. При пропускании тока проволочка накаливается, состав воспламеняется и зажигает инициирующее взрывчатое вещество в капсюле-детонаторе.
      Такой капсюль-детонатор с вмонтированным в его гильзу электровоспламепителем называется элсктродетонатором.
      Другой способ безопасного поджигания капсюля-детонатора основан па применении огнепроводного (бикфордова) шпура. Этот шнур представляет собой прочную ниую оболочку, внутри которой находится дымный порох. Удочка пропитывается влагоизоляционным материалом, при зажигании шнур (точнее — его пороховая сердцевина) горит со скоростью 1 сантиметра в секунду. Взрывник прочно вставляет отрезок шнура нужной длины в капсюль-детонатор и после того, как подготовка рыва полностью закончена, поджигает другой его конец, шнур горит столько секунд, сколько сантиметров было в отрезке. За это время человек удаляется на безопасное расстояние. Когда шнур догорает до конца, вставленного в капсюль-детонатор, воспламеняется и взрывается инициирующее взрывчатое вещество, вызывая взрыв вторичного взрывчатого вещества.
      Итак, вторичные взрывчатые вещества применяются для получения разрушительного действия взрыва; инициирующие взрывчатые вещества служат для возбуждения взрыва вторичных взрывчатых веществ. Кроме этого, взрывчатые вещества применяются, как указывалось выше, еще и в качестве метательного средства. Для этих це-,Лей используются взрывчатые вещества третьего класса — жетательные взрывчатые вещества, или пороха. Многие из нас увлекаются охотой. Вот охотник, затаив дыхание, высматривает поющего свою весеннюю песню токующего глухаря, смутно заметного сквозь ветви фрсны на бледном фоне предрассветного неба. Наведя едва еще видимую мушку на темное пятно, охотник нажирает спуск, раздается выстрел, и огромная птица, ломая сучья, с шумом падает на землю.
      Как происходит выстрел? В гильзе находится пороховой заряд, закрытый войлочным пыжом, выше — снаряд (дробь или пуля). В головку гильзы вставлен капсюль-воспламенитель. При спуске курка по капсюлю ударяет боек; состав, находящийся в капсюле-воспламенителе, загорается и поджигает порох. Так как образующимся пороховым газам уходить некуда, то давление их быстро растет. С ростом давления увеличивается и скорость рения (величина скорости горения бездымного пороха приблизительно пропорциональна давлению). Когда давление достигает определенной величины, снаряд начинает двигаться по стволу со все возрастающей скоростью, вылетает из него и летит по направлению к цели. Чем больше скорость, с которой вылетает из ствола снаряд, тем больше дальность его полета. Сходным образом происходит выстрел из пушки, миномета, боевой винтовки и Других видов ствольного огнестрельного оружия военного назначения.
      Описанный способ метания снаряда не является единственным. Наряду со ствольным огнестрельным оружием во время Великой Отечественной войны Советской Армией с большим успехом была применена реактивная артиллерия («Катюша» и Другие конструкции). Под влиянием этого успеха реактивные системы были затем введены на вооружение в других армиях.
      Научные основы реактивного движения были разработаны знаменитым русским ученым К- Э. Циолковским.
      Принцип действия реактивной артиллерии в известной мере противоположен принципу действия ствольной артиллерии. Реактивный снаряд (рис. 8) имеет камеру, представляющую собой как бы небольшой тонкостенный ствол, снабженный узким отверстием — соплом, направленным назад. При сгорании порохового заряда образующиеся газы с очень большой скоростью вытекают назад. При этом получается, как и при выстреле из ствольного орудия, сильная отдача. В ствольном орудии отдача движет орудие назад и является обычно нежелательным явлением. В реактивном же оружии назад летят газы из сопла, а отдача заставляет двигаться снаряд вперед. Так как скорость движения газов очень велика и время истечения также значительно, то дальность полета получается большой. Снаряд имеет боевую головку, в которой помещен заряд взрывчатого вещества, взрывающийся при достижении пели.
      На основе реактивного принципа по время второй мировой войны в Германии были сконструированы и применялись сверхдальнобойные снаряды. Одним из наиболее эффективных была ракета Фау-2. Общий вес этой ракеты составлял 13,5 тонны, длина 14,5 метра, диаметр корпуса около двух метров. Заряд взрывчатого вещества в боевой головке составлял 900 килограммов для стрельбы на дальние расстояния; для стрельбы же на малые дистанции, за счет уменьшения количества горючего этот заряд увеличивали до 4500 килограммов.
      В качестве горючего, приводящего снаряд в движение, g этой ракете использовался не порох, а жидкое топливо (спирт и жидкий кислород), которое дает больше энергии; qjSinee количество топлива около 8 тонн. При выстреле ракета сначала поднимается вертикально вверх, затем под Действием автоматического управления начинает двигаться наклонно, достигая максимальной высоты свыше 100 километров, и после этого переходит на горизонтальный полёт. Благодаря этому ракета большую часть пути летит в Сйльно разреженном пространстве, где сопротивление воздуха полету очень мало. Приближаясь к месту назпаче-Шя, ракета резко опускается вниз и падает на цель. Максимальная дальность полета — около 400 километров.
      Большим преимуществом реактивной артиллерии является легкость и обусловленная ею подвижность. Не требуется ни длинного тяжелого ствола, ни лафета. Имеется только одно направляющее устройство того или иного тина (рис. 9). При этом направляющее устройство может фать легким, так как отдача целиком используется для Цртания снаряда.
      Благодаря отсутствию отдачи стало возможным применение и ручного реактивного оружия довольно крупного аалибра, например, для борьбы с танками. Ствольные орудия такого калибра были бы непомерно тяжелы и давали слишком большую отдачу.
      Чем же отличаются пороха от инициирующих и вторичных взрывчатых веществ?
      Горение пороха при выстреле должно быть безусловно Устойчивым, то есть никогда не должно переходить во взрыв. Если произойдет взрыв, то давление настолько увеличится, что ствол будет разорван.
      Отсюда ясно, что инициирующие взрывчатые вещества не могут быть использованы как метательные: их горение неизбежно перешло бы во взрыв.
      Однако и вторичные взрывчатые вещества в обычном виде также нельзя применять как пороха. Горение этих взрывчатых веществ устойчиво не при всех условиях; в частности, если горение идет при быстро возрастающем давлении, как это происходит при выстреле на начальной его стадии, то оно может перейти во взрыв. Большую роль при этом играют физическая структура и свойства взрывчатого вещества. Так, если применить вместо пороха пироксилин, имеющий структуру измельченной ваты, то горение его тотчас переходит во взрыв. Но если тот же пироксилин растворить в соответствующем растворителе, то после испарения последнего мы получим пироксилиновый бездымный порох — массу, напоминающую целлулоид; этот порох устойчиво горит при любых условиях.
      Нитроглицерин- — взрывчатое вещество, имеющее вид вязкой маслообразной жидкости, — также легко дает взрыв при горении в условиях выстрела, то есть при возрастающем давлении. В сочетании же с пироксилином он образует нитроглицериновый бездымный порох, напоминающий но своим физическим свойствам рог; в отличие от нитроглицерина горение пороха во взрыв уже пе переходит.
      От порохов требуется, чтобы они в условиях выстрела не только горели без перехода во взрыв, но и давали возможность надежно и точно регулировать быстроту сгорания порохового заряда во время выстрела.
      Зачем это нужно?
      А вот зачем. Скорость, с которой снаряд вылетает из ствола, зави т от количества энергии, сообщаемой пороховыми газами снаряду.
      Эта энергия в свою очередь зависит от длины ствола и силы давления пороховых газов в нем, которая заставляет снаряд двигаться.
      Наибольшее допустимое давление газов определяется прочностью ствола. Изобразим на графике ствол пушки и изменение давления в нем при движении снаряда. Если бы был такой порох, при котором давление во все время движения снаряда в стволе не менялось (рис. Юа), то энергия, сообщенная снаряду, была бы равна, щпк известно из физики, произведению силы на путь, то есть па длину ство-
      ла. Это произведение, как видно из графика, равно площади заштрихованного прямоугольника.
      Если при горении пороха давление в стволе не остается постоянным, а изменяется, например, так, как показано на рисунке Юб или Юе, то энергия снаряда при вылете его из ствола опять-таки изображается заштрихованными площадями на этих рисунках.
      Мы видим, что наибольшая площадь, то есть энергия снаряда, получается, если давление при выстреле постоянно, наименьшая — в третьем случае, когда давление быстро падает. Поэтому порох, дающий такую кривую, применять было бы невыгодно — дальность стрельбы сократилась бы.
      По этой причине стремятся применять такие пороховые заряды, при горении которых давление падало бы возможно медленнее, кривая была бы наиболее пологой.
      Почему же изменение давления в стволе при выстреле зависит от порохового заряда и как на него можно влиять?
      Во время выстрела снаряд в стволе движется все быстрее и быстрее, и объем той части канала ствола, в которой находятся пороховые газы, становится все больше. Понятно, что если бы количество газов, образующихся при горении порохового заряда, было постоянным, то давление стало бы быстро падать, Для того чтобы давление не падало или, по крайней мере, падало возможно медленнее, нужно, чтобы газов при горении порохового заряда образовывалось в каждый последующий момент больше, чем в предыдущий.
      Как это достигается?
      Горение современных порохов происходит только на поверхности их частиц, быстро охватываемой пламенем при воспламенении. Но частицам пороха можно придать такую форму, чтобы поверхность их при горении возрастала, например форму многоканальных трубок. Каждая такая трубка горит к по своей наружной поверхности и по внутренней поверхности каналов. Из рисунка 11а видно, что при этом общая величина горящей поверхности будет возрастать и количество газов соответственно будет все время увеличиваться.
      Иногда целесообразно придавать пороху такую форму, чтобы величина поверхности горения оставалась постоянной. Для этого порох изготовляют в виде длинных одноканальных трубок или тонких лент. Если проследить за последовательным состоянием такой трубки или ленты при горении со всех сторон, то можно убедиться (рис. 116), что в ходе горения величина поверхности будет оставаться почти постоянной.
      Наименее благоприятной формой пороховых частиц является кубик или шарик, так как в этом случае поверхность при горении будет уменьшаться быстрее, чем при частицах, имеющих форму трубок, лент или пластинок.
      Помимо формы частиц пороха, важное значение имеет их толщина, например толщина ленты, пластинки, стенки трубки и т. п. Эта толщина имеет определенную величину Для пороха, предназначенного для того пли иного вида оружия, и подбирается на основе следующих соображений. Положим, что имеются винтовка и пистолет с одинаковой толщиной ствола, рассчитанной на определенное давление, и что ствол пистолета в 7 раз короче, чем ствол винтовки. Соответственно меныпе и время движения пули в стволе пистолета. Поэтому толщина пороховых частиц.для пистолета должна быть гораздо меньше, чем для винтовки, иначе порох в нем при выстреле не успеет сгореть.
      Порох в виде особенно тонких частиц применяется для тех видов огнестрельного оружия, в которых ствол не только короткий, но и тонкостенный и горение идет при низких давлениях, например в охотничьих ружьях и в минометах. Пластинки пороха для охотничьих ружей имеют толщину 0,1 миллиметра, для пушек же, имеющих длинный и толстостенный ствол, толщина лент доходит до 5 миллиметров.
      Чтобы горение протекало закономерно и было устойчивым, порох должен удовлетворять еще одному требованию: он должен быть прочным. При выстреле давление за тысячные доли секунды может возрастать до 2000 — 3000 атмосфер. Частицы пороха должны выдерживать такой резкий подъем давления не разрушаясь.
      Необходимая прочность пороха достигается применением для его изготовления нитроклетчатки (пироксилина). Нитроклетчатка соответствующей обработкой может быть превращена в пластическую массу, из которой можно легко получать частшгы любой формы и любых размеров, обладающие большой прочностью. По своему внешнему виду и физическим свойствам такой лорох напоминает, как уже указывалось, целлулоид (который, кстати сказать. сам содержит значительное количество нитроклетчатки).
      Переход в конце прошлого столетия от дымного пороха к бездымному означал большой успех в развитии огнестрельного оружия.
      Дымный порох имеет только два преимущества перед бездымным. Во-первых, скорость его горения сравнительно с бездымным порохом очень мало возрастает при повышении давления н температуры. Поэтому величина давления, развиваемого при горении в оружии, слабо по сравнению с бездымным порохом зависит от величины и температуры заряда н других условий. Во-вторых, дымный порох практически не изменяется при хранении (в сухих помещениях), сколько бы времени оно ни продолжалось.
      Наряду с этим дымный порох имеет очень серьезные недостатки. Главные из них два. Во-первых, при горении дымного пороха газов образуется не более 300 литров на килограмм, в то время как бездымный порох дает 800 литров. Так как при выстреле именно нагретые газы приводят в движение снаряд, то эффективность дымного пороха значительно ниже, чем бездымного. Около 60 проц. от веса пороха получается твердых веществ, которые образуют густой белый дым и черный нагар в стволе. Дым сильно мешает стрельбе, особенно если выстрелы следуют быстро один за другим. Нагар загрязняет ствол и затвор, что затрудняет работу автоматического оружия.
      Вторым важным недостатком дымного пороха является малая прочность его зерен. Это существенно по следующей причине. Мы видели, что толщина пороховых зерен делается различной для разных орудий. Для орудий с большой длиной ствола зерна делаются толще, для короткоствольных — тоньше с тем расчетом, чтобы порох горел на возможно большей части пути движения снаряда в стволе. В этом случае снаряд получает наибольшую скорость при наименьшем максимальном давлении. Если же взять, например, для пушки порох с малой толщиной зерен, то давление в начале движения снаряда в стволе получится очень большим, так что ствол может даже разорваться. Затем давление будет резко падать и скорость снаряд получит меньшую, чем при нормальном заряде.
      В свое время пытались делать из дымного пороха зерна больших размеров — до 20 миллиметров толщиною, но без успеха. Из-за малой прочности пороха большие зерна, предназначенные для стрельбы из орудий крупных калибров, рассыпались в момент выстрела на мелкие зерна и получалось нежелательное резкое повышение давления.
      В противоположность дымному пороху бездымный пироксилиновый порох обладает большой прочностью и частицы его сохраняют свою форму при горении в стволе оружия. Изменение давления во времени получается соответствующим ожидаемому, и скорость снаряда оказывается гораздо большей.
      В итоге переход ка бездымный порох позволил существенно повысить скорость снаряда. Так, например, в 90-миллиметровой французской пушке, начальная скорость
      В давние времена порох изготовлялся в пиле мелких округлых частищ отсюда и возникло название частицы — зерно, Па мере развития артиллерии, особенно же после изобретения бездымного пороха, пороху стали придавать форму лент, трубок, больших шашек и т. д., вес которых иногда превосходит сто килограммов. В силу известной консервативности языка лаже такие огромные шашки в порохояелии по-прежтюму называют зернами. Да и само название «порох». то есть порошок, тоже, применительно ко многим вилам современных порохов. утратило свой первоначальный смысл. Это же относится и к слову «стрелять» и к другим словам, имеющим тот же корень н возникшим в тот исторический, дазно проведший период, когда стреляли только стрелами.
      снаряда которой составляла 460 метров в секунду, вес заряда дымного пороха был равен 1,9 килограмма и максимальное давление равнялось 2360 атмосфер. При переходе на бездымный порох для получения той же скорости снаряда достаточен был заряд 0,72 килограмма, причем максимальное давление снизилось до 1750 атмосфер, В некоторых случаях оказалось возможным путем перехода от дымного ророха к бездымному при том же максимальном давлении и меньшем заряде вдвое увеличить начальную скорость снаряда, иными словами — увеличить энергию, с которой он вылетает из ствола орудия, в четыре раза.