Константин Андреев - Взрыв и взрывчатые вещества
Применение в осколочных боеприпасах мощных взрывчатых веществ представляет большие преимущества, так как при этом можно уменьшить вес заряда и увеличить таким образом вес металла, а следовательно, и число осколков.
Чтобы получить наибольшее осколочное действие, нужно, однако, правильно соразмерять бризантность и вес заряда, с одной стороны, и прочность и толщину стенок снаряда — с другой. Если взрывчатое вещество очень бризантно, а металл снаряда очень хрупок, вроде чугуна, то дробление его может быть слишком сильным и осколки получатся такие мелкие, что дальность их полета и убойное действие будут очень малы. Плохо также, если взрывчатое вещество недостаточно бризантно, — тогда получаются крупные осколки, но число их очень мало и урон, нанесенный снарядом, также будет мал.
Один из простейших способов определения бризантности состоит в том, что взрывчатое вещество взрывают в стальном стакане с определенной толщиной стенок; чем больше осколков дает взрыв, тем больше дробящее действие взрывчатого вещества.
Можно также подрывать заряд взрывчатого вещества, поставив его на стальной плите определенной прочности; по глубине выбоины судят о бризантном действии взрыва.
Можно определять бризантность взрывчатых веществ и подрывом на свинцовом столбике. На этот столбик, покрытый сверху стальным кружком, ставят цилиндрический заряд взрывчатого вещества (обычно 50 граммов). При подрыве заряда давление взрыва сплющивает столбик и он принимает форму гриба.
Понятно, что только очень быстрое превращение взрывчатого вещества в газы может в этих условиях привести к возникновению большого давления, необходимого для сдавливания свинцового столбика; при более медленных превращениях образовавшиеся газы успели бы расшириться без образования значительного давления, так как сопротивление воздуха их расширению очень мало. Поэтому такое испытание характеризует резкость действия взрыва. Чем больше давление и чем быстрее оно возникает, тем больше эта резкость, тем больше дробящее действие взрыва, тем сильнее сжимается столбик. По уменьшению высоты столбика по сравнению с первоначальной и судят о бризантности взрывчатого вещества. На рисунке 15 показан вид столбика до испытания и после испытания различных взрывчатых веществ: малой бризантности, средней бризантности и большой бризантности.
Рис. 15. Испытание на бризантность подрывом на свинцовом столбике.
Бризантность не является каким-то неизменным свойством взрывчатого вещества, не зависящим от его состояния и условий подрыва. Так, например, если взрывчатое вещество имеет вид порошка, то в рыхлом виде оно будет давать меньшее дробящее действие, чем в спрессованном. Многие взрывчатые вещества дают пониженное дробящее действие при их применении в виде зарядов малого диаметра.
Из свойств взрывчатого вещества главными для бризантности являются его плотность и скорость взрыва, которая в свою очередь в сильной степени зависит от энергии взрывчатого вещества и его плотности. Поэтому, когда нужно получить наибольшее дробящее действие, применяют взрывчатые вещества с максимальным запасом энергии и наибольшей плотностью, причем (речь идет о твердых взрывчатых веществах) стремятся вести снаряжение так, чтобы количество пор или пустот в заряде было возможно меньше.
Во время второй мировой войны получили применение два новых взрывчатых вещества — гексоген и тэн. Главное их преимущество с точки зрения боевого действия заключается в том, что при приемлемых других свойствах (чувствительность, химическая стойкость и т. д.) они имеют энергию взрыва приблизительно на 40 проц. больше, чем тротил; соответственно выше и скорость их взрыва. Больше (особенно у гексогена) и плотность обоих новых веществ. Благодаря этим отличиям они значительно превосходят тротил и смеси на его основе по разрушительному действию взрыва.
Однако боевая эффективность взрыва определяется не только его дробящим действием, проявляющимся в непосредственной близости от взорвавшегося заряда. Опыт показывает, что взрыв может вызвать сильные сдвиги и разрушения объектов и на значительных расстояниях от заряда, даже на таких, которых газы взрыва заведомо не достигают. Так, например, при взрыве заряда весом в 100 килограммов каменные стены зданий могут быть серьезно повреждены на расстоянии до 50 метров, а умеренные повреждения — разбивание стекол, приподнимание крыш — могут наблюдаться даже на расстоянии более 100 метров.
При взрыве заряда, помещенного на некоторой глубине в грунте, грунт выбрасывается — образуется воронка, Такие действия взрыва называются фугасными и объясняются следующим образом. Газы, внезапно образующиеся при взрыве и имеющие огромное давление, действуют на окружающий воздух (или иную среду — грунт, воду и т. п.) как непосредственно своим давлением, так и увлекая его при расширении. Наряду с этим, производя по воздуху резкий удар, газы вызывают около заряда сильное его сжатие. Это сжатие передается следующему слою и от него все дальше и дальше. Как говорят, при взрыве образуется и распространяется ударная волна (ее называют также взрывной волной). При этом слой воздуха, через который проходит волна, на короткое время приходит в движение в направлении распространения волны, и это движение играет важную роль в ее разрушительном действии. После прохождения передней части волны слой воздуха начинает двигаться назад, к месту взрыва, возвращаясь почти до прежнего положения. Таким образом, воздух при прохождении ударной волны в целом в движение не приходит, а только передает это движение.
Если мы положим в ряд несколько деревянных шаров и ударим молотком в направлении ряда по крайнему, то мы увидим, что покатится лишь последний шар с противоположного конца, а все промежуточные останутся в покое. Каждый шар является лишь как бы передатчиком эстафеты. Нечто сходное происходит и при распространении ударной волны.
Ударная волна служит причиной разрушений, вызываемых взрывом на расстоянии. Если на ее пути встречается какое-либо препятствие в виде, например, стены, самолета, то ударная волна оказывает на него более или менее сильное давление в течение некоторого, обычно небольшого, времени, короче говоря, производит более или менее резкий удар, который может разрушить препятствие.
На больших расстояниях от заряда его действие определяется только ударной волной. Вблизи от заряда, например при образовании взрывом воронки в грунте, действует также непосредственно расширение газов взрыва, приводящее в движение выбрасываемый грунт.
Если взрыв происходит на заводе или на складе взрывчатых веществ или боеприпасов, то нужно учитывать, что ударная волна может вызвать не только механические разрушения, но и передачу взрыва на расстояние. Когда вблизи от места взрыва находятся взрывчатые вещества, то они взрываются от действия ударной волны, если только расстояние не слишком велико. Чем больше энергия взрыва и количество взрывающегося вещества, тем больше расстояние, на которое оно передает взрыв. Это расстояние возрастает пропорционально корню квадратному из количества взрывчатого вещества. От взрыва заряда в 100 тонн взрыв может передаться на расстояние до 100 метров.
Чтобы предотвратить большие разрушения, а также передачу взрыва, при постройке заводов или складов отдельные здания располагают на некотором удалении друг от друга, иногда их дополнительно окружают земляными валами, уменьшающими действие взрыва на расстоянии. Если склад или завод построен без учета этих требований, то случайный взрыв в одном из зданий не ограничивается разрушением этого здания, а может распространиться и на все другие, приводя к полному уничтожению всего завода или склада. Именно так произошло на одном французском военном складе взрывчатых веществ в Боссане, на котором хранилища были расположены слишком близко друг от друга. На фотоснимке (рис. 16) показано то, что осталось от склада после происшедшего по неизвестным причинам взрыва одного из 54 хранилищ, от которого в результате передачи взрыва взорвались, оставив после себя одни воронки в земле, и остальные.
Рис. 16. После взрыва на складе взрывчатых веществ в Боссане.
Мы отмечали, что фугасное действие на значительных расстояниях от взорвавшегося заряда обусловливается распространением ударной волны.
Главным свойством взрывчатого вещества, определяющим фугасное действие, является энергия, выделяющаяся при взрыве; быстрота ее выделения, играющая решающую роль для бризантного действия, имеет для фугасного действия второстепенное значение. Так как, однако, обычно взрывчатые вещества с большой энергией имеют и большую скорость взрыва, то большое фугасное действие, как правило, сопутствует большой бризантности. Правда, это не всегда так. Известны взрывчатые смеси, содержащие алюминий в виде порошка. Алюминий при взрыве сгорает за счет кислорода взрывчатого вещества, причем выделяется очень много тепла и энергия взрыва получается большая. Поэтому фугасное действие получается также большое. Однако алюминиевый порошок сгорает сравнительно медленно; для этого требуется больше времени, чем для химической реакции при взрыве однородного взрывчатого вещества, и бризантность от добавки алюминия не увеличивается.
