В. Красногоров - Подражающие молниям
Но взрыв может все. Он без труда штампует и режет любой металл, упрочняет и сваривает изделия любой формы и из любого материала, вальцует, пробивает отверстия, ставит заклепки. Штамповка взрывом была предложена еще в сороковые годы в Харьковском авиационном институте и десятилетие спустя стала успешно применяться при изготовлении разнообразных деталей, особенно крупных частей самолетов и ракет. Достоинства взрывной штамповки трудно перечислить. Этот метод прост, точен, скор, дешев, позволяет обрабатывать любые материалы, даже закаленные стали и титановые сплавы. Он не требует мощных дорогих прессов — нужны только матрицы (формы для будущих изделий). Матрицы изготовляют из бетона, пластмасс и даже из... льда. Ледяные матрицы легки, дешевы и позволяют получить изделия с очень точным соблюдением размеров. Так при штамповке взрывом сошлись «лед и пламень», и оказалось, что они «не столь различны меж собой».
Сущность взрывной штамповки очень проста. Заготовку (например, стальной лист) помещают на матрицу, закрепляют ее, располагают над ней заряд, опускают все это в воду и взрывают. От удара взрыва лист принимает форму матрицы. Таким образом из нержавеющих сталей и сплавов изготовляют днища аппаратов сложной конфигурации, оболочки из сотовых панелей и многое другое. Цена взрывной штамповочной установки в пятьдесят раз ниже, чем стоимость пресса.
Изучение свойств изделий, полученных взрывной штамповкой, обнаружило, что они обладают повышенной прочностью. Это натолкнуло на мысль использовать взрыв для другой цели — упрочнения металлов. Оказалось, что хорошо рассчитанный взрыв не только не разрушает металл, но даже повышает его прочность, твердость, выносливость и износостойкость. Поскольку изделие может иметь очень сложную форму, лучше всего применять для упрочнения мягкие листовые взрывчатые вещества, напоминающие линолеум. Они режутся ножом и при укладке на деталь хорошо повторяют ее очертания. После взрыва поверхностная прочность металлов возрастает иногда более чем вдвое. В нашей стране этот метод успешно используется для упрочнения деталей камнедробилок, зубьев экскаваторных ковшей, крестовин, различного инструмента. Благодаря взрывному упрочнению срок их службы возрастает.
Слабое место многих изделий — сварные швы. Их можно упрочнить взрывом обыкновенного детонирующего шнура. Однако взрывы позволяют не только усиливать сварные швы, они и сами могут сваривать металлы. При этом открываются широчайшие технические и экономические возможности. Впервые эффект взрывной сварки металлов наблюдал еще в 1946—1947 годах академик М. А. Лаврентьев в Киеве. В 1960—1961 годах ученики Лаврентьева, работая в Институте гидродинамики Сибирского отделения АН СССР, определили принципиальные условия, при которых возможна сварка взрывом. С тех пор эта отрасль техники сделала гигантский скачок. За разработку теоретических и практических основ нового метода сварки доктор технических наук А. А. Дерибас удостоен Ленинской премии.
Сварку проводят обычно в так называемых взрывных камерах. Допустим, необходимо приварить друг к другу два листа. На поверхность одного из них помещают взрывчатое вещество. Свариваемые листы располагают под некоторым углом друг к другу и взрывают заряд. Взрыв не разрушает деталь, а с силой бросает ее на другой лист. Она летит со скоростью пули, ударяется о лист и накрепко приваривается к нему. Весь рабочий процесс, включая подготовку, длится 25—30 секунд.
У взрывной сварки много преимуществ, и молниеносная скорость — не главное из них. Основное достоинство взрыва заключается в том, что он позволяет соединять металлы, которые не удается сваривать иным образом, например сталь и свинец, алюминий и нержавеющую сталь, сталь и медь, медь и медь и так далее. Взрыв дает возможность соединять очень большие поверхности. Так, с его помощью можно покрыть большой лист из обычной стали тонким слоем нержавейки и использовать этот двухслойный (а если надо, то и многослойный) лист в любых конструкциях, где требуется нержавеющая сталь. Преимущества применения таких биметаллических изделий очевидны. Они позволяют не растрачивать напрасно тысячи тонн дорогих легированных сплавов. Обычная сталь, покрытая тонким слоем титана, становится вечным металлом. И наконец, у взрывной сварки есть еще одно достоинство — высокая прочность швов. Сварка металлов взрывом получила широкое развитие и за рубежом, особенно в США. Обработка металлов — профессия для взрыва сравнительно новая. Тут предстоит решить еще немало проблем, но и перспективы открываются самые заманчивые.
Мы отчасти знаем теперь, как взрыв ищет, добывает и строит. Остается выполнить свое последнее обещание и рассказать о том, как и зачем взрыв разрушает. Эта сторона взрывного дела наиболее известна. Однако мы будем говорить не о смертоносных разрушениях военных лет, а о тех случаях — к счастью, весьма нередких,— когда разрушение находится в диалектическом единстве со своей противоположностью — созиданием.
В 1548—1572 годах пороховые взрывы, проведенные под руководством Николая Тарле, разрушили пороги на Немане и расчистили для судоходства. Это были первые в мире взрывы, имевшие исключительно мирный характер. С тех пор расчистка и углубление каменистых фарватеров стало почетной привилегией взрывчатых веществ. С их участием были снесены пороги на Ангаре, убран со дна Оби гранитный хребет, мешавший судоходству, построена гавань на Байкале. В 1959 году канадские взрывники с помощью тысячи двухсот тонн динамита разрушили «Несчастье капитанов» — грозную подводную скалу Рипл-Рок, погубившую не один корабль.
Взрывы на реках и морях часто используются и для дробления льда. Как известно, в нашей стране насчитывается около ста тысяч рек с общей длиной два с половиной миллиона километров. Ледоходы причиняют большой вред речным сооружениям и наносят немалые убытки. Особенно неистовы ледяные заторы. Раньше в часы опасности приходилось пилить лед пилами, но теперь взрывы и тут стоят на страже, вовремя спасая мосты, речные суда и пристани. В северных морях взрывчатые вещества дробят льды, с которыми не в силах справиться даже самые мощные ледоколы. В 1966 году только взрывы смогли разрушить ледовый плен, в котором оказался ледокол «Москва» у берегов Сахалина. С помощью взрывов снимают иногда с мелей корабли.
Еще одна область применения «речных» взрывов — борьба с заторами при лесосплаве. На одной из рек Урала застряли однажды десятки тысяч бревен. Сто восемьдесят человек с баграми в руках несколько суток пытались развести затор по бревнышку, но так и не смогли с ним справиться. Взрывами шести зарядов аммонита это удалось сделать за десять минут.
Разрушительное действие взрыва очень часто используется при реконструкции городов и предприятий для сноса старых зданий, фундаментов, труб и других сооружений. Главная трудность при проведении этих работ состоит в том, что объекты, подлежащие сносу, находятся обычно в опасном соседстве с жилыми зданиями или действующими цехами фабрик и заводов. Поэтому такие взрывы должны проводиться весьма элегантно, без всякой лихости. Блестящий пример мастерства взрывников был продемонстрирован при сносе большого ветхого собора в Ленинграде. Церковь мешала строительству метро, и ее пришлось убрать. Эту работу сделали 930 небольших зарядов. Они прозвучали ночью, тихо, «вполголоса». Ни один кирпич, ни один осколок не вылетел наружу — все обрушилось внутрь здания. Жители квартир, расположенных всего в нескольких метрах от места взрыва, даже не проснулись.
При взрывах на разрушение, а также при обработке металлов часто используются так называемые кумулятивные заряды, предложенные капитаном Д. И. Андриевским в 1865 году. Слово «кумулятивный» означает «собирающий, накапливающий». И действительно, кумулятивный заряд как бы концентрирует энергию взрыва и направляет ее узким лучом. Эффект кумуляции основан на соударении взрывных волн. При этом достигаются иногда совершенно фантастические давления и скорости — 600 миллионов атмосфер и 90 километров в секунду! Эти космические величины не могут быть получены никакими другими средствами. Кумулятивные заряды являются не только превосходным бронебойным тараном, но и широко применимы в мирных целях. Ими можно пробивать отверстия в стальных плитах, стенах и перекрытиях, перерезать металлические балки, стержни, листы.
У взрыва около ста мирных специальностей, и рассказать о них обо всех совершенно невозможно. Днем и ночью трудятся взрывчатые вещества, преображая лик нашей планеты и отвоевывая у нее ее богатства. За то время, пока вы прочитали последнюю страницу этой главы, на земном шаре прозвучало несколько тысяч взрывов. И каждый из них — это тонны полезных ископаемых, десятки метров каналов и дорог, это новая плотина или котлован. Взрывчатые вещества всегда за работой.
