Константин Андреев - Взрыв
Следует указать, что нет прямой связи между количеством энергии, которую нужно затратить для возбуждения взрыва взрывчатого вещества, и количеством энергии, которую оно даёт при взрыве. Это относится не только к взрывчатым веществам. Зажечь дрова, например, легче, чем каменный уголь, хотя при горении угля тепла выделяется вдвое больше.
Представим себе камень, лежащий на возвышении. Если столкнуть его с этого возвышения, то он будет падать, приобретая всё большую и большую скорость. 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.
Учёными были открыты взрывчатые вещества, превосходящие иодистый 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 после их открытия даже не считались взрывчатыми. Так, пикриновая кислота, которая была 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.
Тротиловая шашка 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 ещё 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 спички вообще не загораются.
Чувствительность некоторых взрывчатых веществ к внешним воздействиям настолько мала, что это иногда и в наше время приводило к недооценке возможности взрыва, имевшей катастрофические последствия. На немецком химическом заводе в Оппау в числе других продуктов производилась удобрительная смесь, состоящая из аммиачной селитры и сернокислого аммония. Завод работал круглый год, ко смесь вывозилась в сельские районы только осенью. Готовый продукт ссыпали в заводские склады. При длительном хранении рыхлый порошок слёживался в сплошную камнеобразную массу. Дробление этой массы обычными механическими способами при разгрузке складов было затруднительным, и па заводе применили для этой цели взрывной способ. Предварительно обычными испытаниями установили, что смесь не взрывается. Было произведено около двух тысяч подрывов слежавшейся смеси, и вдруг при очередном подрыве, утром 21 сентября 1921 года, склад, а вместе с ним и весь завод взлетели на воздух. На месте взорвавшегося склада образовалось озеро длиной 165, шириной около 100 и глубиной около 20 метров (рис. 2).
Большие разрушения были вызваны взрывом в Оппау, где было разрушено большинство домов. Число убитых при взрыве превысило 500 человек.
Рис. 2. После взрыва на химическом заводе в г. Оппау.Последующие широкие исследования, проведённые в разных странах, показали, что в известных условиях, которые, очевидно, и имели место при взрыве в Оппау, данная смесь способна взрываться. После этого случая взрывное рыхление подобных смесей было запрещено, и теперь допускается 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 они составляют основной класс взрывчатых веществ и называются дробящими, или вторичными. Первое название — дробящие — обусловлено тем, что эти взрывчатые вещества используются для целей дробления; смысл второго названия будет пояснён ниже.
То, что вторичные взрывчатые вещества не взрываются от пламени, а также от ударов умеренной силы, очень важно для безопасности их производства и применения. В процессе производства взрывчатое вещество приходится иногда нагревать, и при недосмотре возможно самовоспламенение. В ряде случаев взрывчатые вещества подвергаются механической обработке. При применении их 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. Это сделало бы производство и широкое применение взрывчатых веществ практически невозможными.
Но посмотрим на этот вопрос с другой стороны. Если взрывчатое вещество взрывается только от очень сильного удара, то спрашивается: как же вызвать его взрыв в реальных условиях применения? Представим себе заряд взрывчатого вещества, помещённый 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 нецелесообразно. Значит, нужен какой–то другой, более простой, способ производить удар по заряду взрывчатого вещества.
Именно такая задача и стояла перед взрывной техникой около ста лет назад, когда надо было внедрить в горное дело взамен слабого по действию чёрного пороха[5]) открытые к тому времени современные вторичные взрывчатые вещества.
Пионерами в решении этого вопроса были русские исследователи, знаменитый химик проф. Н. Н. Зинин 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 Петрушевского не получили развития; однако они стали известны шведскому предпринимателю и инженеру А. Нобелю. Последний присвоил себе идеи русских учёных и разработал на их основе способ применения нитроглицерина для взрывных работ.
Рис. 3. Действие инициирующих взрывчатых веществ: слева — азид свинца, поджигаемый на стеклянной пластинке; справа — отверстие, пробитое в стеклянной пластинке взрывом азида свинца.Задача надёжного возбуждения взрыва вторичных взрывчатых веществ была окончательно разрешена применением для этой цели взрывчатых веществ другого класса — инициирующих взрывчатых веществ: гремучей ртути, азида свинца и 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 остаётся целой, и трещин обычно не образуется (рис. 3).
Если немного азида свинца поместить на заряд вторичного взрывчатого вещества и поджечь, то взрыв его производит такой сильный удар по вторичному взрывчатому веществу, что взрывается и оно.
На практике возбуждение взрыва на основе этого принципа осуществляется при помощи капсюля–детонатора. В простейшем своём виде он представляет собой гильзочку (рис. 4), металлическую или бумажную, диаметром 6–7 миллиметров, в которую запрессовано небольшое количество (1–2 грамма) инициирующего взрывчатого вещества. Капсюль–детонатор помещается в заряде вторичного взрывчатого вещества (рис. 5); при поджигании (тем или иным способом) инициирующее взрывчатое вещество в капсюле–детонаторе взрывается и вызывает взрыв вторичного взрывчатого вещества.
Рис. 4. Устройство капсюля–детонатора. Рис. 5. Заряд взрывчатого вещества с введённым в него капсюлем–детонатором.Поэтому взрывчатые вещества этого класса и называются инициирующими, то есть «начинающими», взрывчатыми веществами (от латинского слова «инициаре» — начинать).
В отличие от них взрывчатые вещества типа тротила, взрыв которых в 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 трению. 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 жёстких 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 — широко 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.
