Константин Андреев - Взрыв и взрывчатые вещества
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 капсюлем-детонатором 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. Концы этих проводников соединены короткой тонкой проволочкой, окруженной легко воспламеняющимся составом. При пропускании тока проволочка накаливается, состав воспламеняется и зажигает инициирующее взрывчатое вещество в капсюле-детонаторе.
Рис. 7. Схема устройства электродетонатора.
Такой капсюль-детонатор с вмонтированным в его гильзу электровоспламенителем называется электродетонатором.
Другой способ безопасного поджигания капсюля-детонатора основан на применении огнепроводного (бикфордова) шнура. Этот шнур представляет собой прочную нитяную оболочку, внутри которой находится дымный порох. Оболочка 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 взрыва 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 целей используются взрывчатые вещества третьего класса — метательные взрывчатые вещества, или порохá.
Многие из нас увлекаются охотой. Вот охотник, затаив дыхание, высматривает поющего свою весеннюю песню токующего глухаря, смутно заметного сквозь ветви сосны на бледном фоне предрассветного неба. Наведя едва еще видимую мушку на темное пятно, охотник нажимает 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 горения (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 цели.
Рис. 8. Схема устройства реактивного снаряда.
На основе реактивного принципа во 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, в этой ракете использовался не порох, а жидкое топливо (спирт и жидкий кислород), которое дает больше энергии; общее 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 полет. Благодаря этому ракета большую часть пути летит в сильно разреженном пространстве, где сопротивление воздуха полету очень мало. Приближаясь к месту назначения, 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 типа (рис. 9). При этом направляющее устройство может быть легким, так как отдача целиком используется для метания снаряда.
Рис. 9. Советская реактивная установка.
Благодаря отсутствию отдачи стало возможным применение и ручного реактивного оружия довольно крупного калибра, например, для борьбы с танками. Ствольные орудия такого калибра были бы непомерно тяжелы и давали бы 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 их виде также нельзя применять как пороха. Горение этих взрывчатых веществ устойчиво не при всех условия 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 по своим физическим свойствам рог; в отличие от нитроглицерина горение пороха во взрыв уже не переходит.
