În cea mai mare parte a istoriei, omul folosea tot felul de brațe reci pentru a distruge propriul său tip, variind de la un topor direct de piatră, până la unelte metalice foarte avansate și greu de fabricat. În jurul secolelor XI-XII, Europa a început să folosească arme și, astfel, umanitatea sa familiarizat cu cea mai importantă explozivă - pudra neagră.
A fost un punct de cotitură în istoria militară, deși a durat încă opt secole pentru ca armele de foc să forțeze complet oțelul tăiat brusc de pe câmpurile de luptă. În paralel cu progresul tunurilor și mortarelor, s-au dezvoltat explozivi - nu numai praf de pușcă, ci și tot felul de compoziții pentru cochilii de artilerie sau minele de teren. Dezvoltarea noilor explozibili și a dispozitivelor explozive continuă activ în zilele noastre.
Astăzi, sunt cunoscute zeci de explozivi. Pe lângă nevoile militare, explozivii sunt folosiți în mod activ în minerit, în construcția de drumuri și tuneluri. Cu toate acestea, înainte de a vorbi despre principalele grupe de explozivi, este necesar să menționăm în detaliu procesele care apar în timpul exploziei și să înțelegem principiul exploatării explozivilor (HE).
Explozivi: ce este?
Explozivii sunt un grup mare de compuși chimici sau amestecuri care, sub influența factorilor externi, sunt capabili de o reacție rapidă, autosusținută și incontrolabilă cu eliberarea unor cantități mari de energie. Pur și simplu, o explozie chimică este procesul de transformare a energiei legăturilor moleculare în energia termică. De obicei, rezultatul său este o cantitate mare de gaze fierbinți, care efectuează lucrări mecanice (zdrobire, distrugere, mișcare, etc.).
Clasificarea explozivilor este destul de complicată și confuză. Explozivii includ substanțe care se descompun nu numai în procesul de explozie (detonare), ci și în arderea lentă sau rapidă. Ultimul grup include praf de pușcă și diferite tipuri de amestecuri pirotehnice.
În general, noțiunile de "detonare" și "deflagrație" (ardere) sunt cheia înțelegerii proceselor unei explozii chimice.
Detonarea este propagarea rapidă (supersonică) a frontului de compresie cu reacția exotermă însoțitoare într-un exploziv. În acest caz, transformările chimice se desfășoară atât de rapid și se eliberează o astfel de cantitate de energie termică și produse gazoase care formează un val de șoc în substanță. Detonarea este un proces cu cea mai rapidă implicare a unei substanțe într-o reacție chimică de explozie, se poate spune avalanșă.
Deflagrația sau arderea este un tip de reacție chimică redox, în timpul căreia se deplasează în față într-o substanță datorită transferului termic obișnuit. Astfel de reacții sunt bine cunoscute tuturor și se găsesc adesea în viața de zi cu zi.
Este curios că energia eliberată în timpul exploziei nu este atât de mare. De exemplu, când 1 kg de trotil este detonat, acesta este eliberat de mai multe ori mai puțin decât atunci când 1 kg de cărbune este ars. Cu toate acestea, cu explozia se produce de milioane de ori mai repede, toată energia este eliberată aproape instantaneu.
Trebuie remarcat faptul că viteza de propagare a detonării este cea mai importantă caracteristică a explozivilor. Cu cât este mai mare, cu atât este mai eficient încărcătura explozivă.
Pentru a începe procesul unei explozii chimice, este necesar un factor extern, acesta poate avea mai multe tipuri:
- mecanice (puncție, impact, frecare);
- chimic (reacția unei substanțe cu o sarcină explozivă);
- detonarea externă (explozie în apropierea explozivului);
- căldură (flacără, căldură, scânteie).
Trebuie remarcat faptul că diferitele tipuri de explozivi au sensibilitate diferită față de influențele externe.
Unele dintre ele (de exemplu, pulberea neagră) răspund bine la efectele termice, dar în același timp practic nu răspund mecanic și chimic. Și pentru a detona TNT, este nevoie doar de un efect de detonare. Thumbing mercur reacționează violent la orice stimul extern, și există unele explozive care detona fără nici o influență externă la toate. Utilizarea practică a explozivilor "explozivi" este pur și simplu imposibilă.
Principalele proprietăți ale explozivilor
Cele mai importante sunt:
- temperatura produselor de explozie;
- căldura de explozie;
- detonație;
- explozivitate;
- exploziv de mare.
Ultimele două puncte ar trebui discutate separat. Explozivi explozivi - aceasta este capacitatea sa de a distruge mediul înconjurător (rocă, metal, lemn). Această caracteristică depinde în mare măsură de starea fizică în care se află explozivul (gradul de măcinare, densitatea, uniformitatea). Brisance depinde de viteza de detonare a explozivului - cu cât este mai mare, cu atât mai bine explozivul poate zdrobi și distruge obiectele din jur.
Explozivii explozivi sunt de obicei folosiți pentru echiparea cojilor de artilerie, a bombelor, a minelor, a torpilelor, a grenadelor și a altor muniții. Acest tip de exploziv este mai puțin sensibil la factorii externi, detonarea externă este necesară pentru a submina o astfel de încărcătură de exploziv. În funcție de puterea lor distructivă, explozivii se împart în:
- Putere crescută: hexogen, tetril, oxogen;
- Puterea medie: TNT, melinită, plastidă;
- Putere redusă: explozivi pe bază de azotat de amoniu.
Cu cât este mai mare explozivitatea explozivilor, cu atât va distruge mai bine corpul bombei sau proiectilului, va da fragmentului mai multă energie și va crea un val de șoc mai puternic.
Nu mai puțină proprietate importantă a explozivilor este explozivitatea. Aceasta este cea mai obișnuită caracteristică a oricărui explozibil, arată cum acest exploziv are o capacitate distructivă. Explozivitatea depinde în mod direct de cantitatea de gaze formate în timpul exploziei. Trebuie remarcat faptul că explozivitatea ridicată și explozivitatea ridicată, de regulă, nu au legătură între ele.
Explozivitatea ridicată și explozibilitatea determină ceea ce numim puterea sau forța unei explozii. Cu toate acestea, în diverse scopuri este necesar să se selecteze tipurile de explozivi adecvate. Brizantnosti este foarte important pentru scoici, mine și bombe aeriene, dar explozivii cu un nivel semnificativ de explozivitate ridicată sunt mai potriviți pentru minerit. În practică, selecția explozivilor este mult mai complicată și, pentru a alege explozivul potrivit, ar trebui luate în considerare toate caracteristicile explozivilor.
Există o metodă general acceptată pentru determinarea puterii diferitelor explozivi. Acesta este așa-numitul echivalent TNT, când puterea TNT este convențional luată ca una. Folosind această metodă, se poate calcula că puterea de 125 g de trotil este egală cu 100 g de RDX și 150 g de amonit.
O altă caracteristică importantă a explozivilor este sensibilitatea lor. Aceasta este determinată de probabilitatea unei explozii a unui exploziv când este expus la un anumit factor. Siguranța producerii și depozitării explozivilor depinde de acest parametru.
Pentru a arăta mai bine cât de importantă este această caracteristică explozivă, putem spune că americanii au dezvoltat un standard special (STANAG 4439) pentru sensibilitatea explozivilor. Și nu au trebuit să plece din cauza unei vieți bune, ci după o serie de accidente extrem de grave: 33 de persoane au fost ucise în timpul exploziei de la baza americană a forțelor aeriene Bien-Ho din Vietnam, aproximativ 80 de aeronave au fost avariate ca urmare a exploziilor Forrestal. după detonarea avionului pe operatorul de transport aerian "Oriskani" (1966). Deci, nu numai explozivii puternici sunt buni, ci chiar detonați în momentul potrivit - niciodată.
Toate explozivii moderni sunt fie compuși chimici, fie amestecuri mecanice. Primul grup include hexogen, trotil, nitroglicerină, acid picric. Chirurgiile explozive, de regulă, sunt obținute prin nitrarea diferitelor tipuri de hidrocarburi, ceea ce duce la introducerea azotului și a oxigenului în moleculele lor. La al doilea grup - explozivi de azotat de amoniu. Compoziția explozivilor de acest tip include în mod obișnuit substanțe bogate în oxigen și carbon. Pentru a crește temperatura exploziei în amestec se adaugă adesea pulberi de metale: aluminiu, beriliu, magneziu.
Pe lângă toate proprietățile de mai sus, orice exploziv trebuie să fie rezistent chimic și adecvat pentru depozitarea pe termen lung. În anii '80 ai secolului trecut, chinezii au reușit să sintetizeze cele mai puternice explozivi - uree triciclică. Puterea sa depășea de douăzeci de ori trotilul. Problema a fost că, la câteva zile după fabricație, substanța sa descompus și sa transformat în mucus, neadecvată pentru utilizare ulterioară.
Clasificarea exploziilor
Prin proprietățile explozive, explozivii sunt împărțiți în:
- Inițierea. Ele sunt folosite pentru a exploda (detona) alte explozivi. Principalele diferențe ale explozivilor din acest grup sunt sensibilitatea ridicată la factorii inițiali și la vitezele de detonare ridicate. Acest grup include: mercur exploziv, diazodinitrofenol, trinitrosorcinat de plumb și altele. Ca regulă, acești compuși sunt utilizați în grunduri, tuburi de aprindere, capsule de detonator, scânteiere, auto-ucigaș;
- Explozivi explozivi. Acest tip de exploziv are un nivel semnificativ de brizanță și este folosit ca taxă principală pentru marea majoritate a muniției. Aceste explozivi puternici diferă în compoziția lor chimică (N-nitramine, nitrați, alți compuși nitro). Uneori se utilizează sub formă de amestecuri diferite. Explozivii explozivi sunt, de asemenea, utilizați în mod activ în minerit, la tuneluri și la alte lucrări de inginerie;
- Aruncarea explozivilor. Ele sunt o sursă de energie pentru aruncarea de proiectile, mine, gloanțe, grenade, precum și pentru mișcarea de rachete. Pulberile și diferitele tipuri de combustibil rachetă aparțin acestei clase de explozivi;
- Compoziții pirotehnice. Folosit pentru dotarea cu muniție specială. Când ard, ele produc un efect specific: iluminare, semnalizare, incendiar.
Explozivii sunt, de asemenea, împărțiți după starea lor fizică în:
- Lichid. De exemplu, nitroglicol, nitroglicerină, nitrat de etil. Există, de asemenea, diverse amestecuri lichide de explozivi (panklastit, explozivi Sprengel);
- gaze;
- Gelificate. Dacă dizolvați nitroceluloza în nitroglicerină, obțineți așa-numitul jeleu exploziv. Aceasta este o substanță explozivă extrem de instabilă, dar destul de puternică ca gelul. El a fost folosit de revoluționarii ruși - teroriști la sfârșitul secolului al XIX-lea;
- Suspendarea. Un grup destul de extins de explozivi, care astăzi sunt folosite în scopuri industriale. Există diferite tipuri de suspensii explozive în care explozivul sau oxidantul este un mediu lichid;
- Emulsii explozive. Un tip foarte popular de explozivi în aceste zile. Deseori folosit în lucrări de construcții sau miniere;
- Solid. Cel mai comun grup de explozivi. Acesta include aproape toate explozivii folosiți în afacerile militare. Poate fi monolit (trotil), granular sau pulverizat (hexogen);
- Plastic. Acest grup de explozivi are plasticitate. Astfel de explozivi sunt mai scumpe decât în mod obișnuit, deci sunt rareori folosite pentru echiparea muniției. Un reprezentant tipic al acestui grup este plastida (sau plastida). Este adesea folosit în timpul sabotajului pentru a submina structurile. Prin compoziția sa, plastidul este un amestec de RDX și orice plastifiant;
- Rezilientă.
Unele istorii de explozivi
Prima substanță explozivă, inventată de omenire, era pudră neagră. Se crede că a fost inventat în China încă din secolul VII d.Hr. Cu toate acestea, dovezi fiabile despre acest lucru nu au fost încă găsite. În general, în jurul prafului și primele încercări de utilizare au creat o mulțime de mituri și, evident, povesti fantastice.
Există texte vechi chinezești care descriu amestecuri care sunt similare în compoziție cu pulberea neagră. Acestea au fost utilizate ca medicamente, precum și pentru spectacole pirotehnice. În plus, există numeroase surse care susțin că în secolele următoare, chinezii au folosit activ praful de pușcă pentru a face rachete, mine, grenade și chiar aruncătoare de flacără. Adevărat, ilustrațiile anumitor tipuri de arme de foc antice pun la îndoială posibilitatea aplicării sale practice.
Chiar înainte ca pudra din Europa să înceapă să folosească "focul grecesc" - explozibil combustibil, o rețetă care, din nefericire, nu a ajuns în zilele noastre. "Incendiul grecesc" a fost un amestec inflamabil, care nu numai că nu a stins cu apă, ci chiar a intrat în contact cu acesta și mai inflamabil. Acest exploziv a fost inventat de către bizantini, ei au folosit în mod activ "focul grecesc" atât pe uscat cât și în bătăliile pe mare, și și-au păstrat rețeta în cel mai strict secret. Experții moderni cred că acest amestec include ulei, gudron, sulf și necurățat.
Gunpowder a apărut pentru prima dată în Europa la mijlocul secolului al 13-lea și este încă necunoscut cum a ajuns pe continent. Printre inventatorii europeni ai prafului de pușcă se numără adesea numele călugărului Berthold Schwartz și omul de știință englez Roger Bacon, deși istoricii nu au opinii comune. Potrivit uneia dintre versiuni, praful de pușcă inventat în China, prin India și Orientul Mijlociu, a venit în Europa. Oricum, deja în secolul al XIII-lea, europenii știau despre praful de pușcă și chiar au încercat să folosească acest exploziv cristalin pentru mine și arme de foc primitive.
Timp de mai multe secole praful de pușcă a rămas singurul tip de exploziv pe care omul la cunoscut și la folosit. Numai la sfârșitul secolelor XVIII-XIX, datorită dezvoltării chimiei și a altor științe naturale, dezvoltarea explozivilor a atins noi înălțimi.
La sfârșitul secolului al XVIII-lea, datorită chimiștilor francezi Lavoisier și Berthollet, a apărut așa-numita pulbere de clorat. În același timp, a fost inventat "argintul exploziv", precum și acidul picric, care în viitor a fost folosit pentru echiparea cojilor de artilerie.
În 1799, chimistul englez Howard a găsit "mercurul zgomotos", care este încă folosit în grunduri ca un exploziv inițiator. La începutul secolului al XIX-lea a fost obținută piroxilina - un explozibil care nu numai că ar putea fi folosit pentru echiparea cojilor, ci și pentru a face din ea pulbere fără fum.
În 1847, nitroglicerina a fost prima sintetizată, dar această explozie sa dovedit a fi prea instabilă și periculoasă pentru producție și depozitare. Puțin mai târziu, această problemă a fost parțial rezolvată de faimosul Alfred Nobel, care a propus amestecarea nitroglicirinei cu argila. Deci, sa dovedit a fi dinamita. Acesta este un exploziv puternic, dar este foarte sensibil. În timpul primului război mondial, dinamitul a încercat să echipeze proiectile, însă această idee a fost abandonată rapid. Dinamita a fost folosită în industria minieră pentru o lungă perioadă de timp, dar astăzi explozia nu a fost produsă mult timp.
În 1863, oamenii de știință germani au descoperit TNT, iar în 1891, producția industrială a acestui exploziv a început în Germania. În 1897, chimistul german Lentse a sintetizat hexogenul - una dintre cele mai puternice și comune explozivi din zilele noastre.
Dezvoltarea noilor explozibili și a dispozitivelor explozive a continuat pe parcursul secolului trecut, iar cercetarea în această direcție continuă astăzi.
În 1942, chimistul american Bachmann a primit un nou exploziv similar hexogenului, dar mult mai puternic decât el. Noul exploziv a primit numele de octogen, în eficacitatea sa, un kilogram din acest exploziv este egal cu patru kilograme de TNT.
În anii '60, compania americană EXCOA a oferit Pentagonului un nou exploziv pe bază de hidrazină, care ar fi fost de 20 de ori mai puternic decât TNT. Cu toate acestea, acest exploziv a avut un minus minus - mirosul absolut urât al unei toalete abandonate a stației. Auditul a arătat că puterea noii substanțe depășește TNT de numai 2-3 ori și a decis să nu o folosească. După aceasta, EXCOA a propus un alt mod de a folosi un exploziv: faceți tranșee cu el.
Substanța a fost răsturnată pe pământ și apoi a explodat. Astfel, într-o chestiune de secunde, a fost posibilă obținerea unui șanț complet fără efort suplimentar. Mai multe seturi de explozivi au fost trimise în Vietnam pentru testarea în condiții de luptă. Sfârșitul acestei povestiri a fost amuzant: tranșele obținute de explozie au avut un miros atât de dezgustător încât soldații au refuzat să fie în ei.
La sfârșitul anilor '80, americanii au dezvoltat un nou exploziv - CL-20. Potrivit unor rapoarte mass-media, puterea sa este de aproape douăzeci de ori mai mare decât TNT. Cu toate acestea, datorită prețului său ridicat (1.300 de dolari pe 1 kg), producția pe scară largă a noilor explozivi nu a fost niciodată începută.
