Тема№ 1. взрывчатые вещества и заряды. организация взрывных работ

Октоген

В 1942 году американский химик Бахманн, проводя опыты с гексогеном, случайно обнаружил новое вещество октоген, причем в виде примеси. Свою находку он предложил военным, однако те отказались. Между тем, через несколько лет, после того, как удалось стабилизировать свойства этого химического соединения, в Пентагоне всё же заинтересовались октогеном. Правда, в чистом виде в военных целях он широко не применялся, чаще всего в литьевой смеси с тротилом. Эта взрывчатка получила название «октолом». Она оказалась на 15% мощнее гексогена. Что касается её эффективности, то считается, что один килограмм октогена произведет столько же разрушений, что и четыре килограмма тротила.

Впрочем, в те годы производство октогена было в 10 раз дороже изготовления гексогена, что сдерживало его выпуск в Советском Союзе. Наши генералы подсчитали, что лучше произвести шесть снарядов с гексогеном, чем один – с октолом. Именно поэтому так дорого обошелся американцам взрыв склада боеприпасов во вьетнамском Куи-Нгоне в апреле 1969 года. Тогда официальный представитель Пентагона заявил, что из-за диверсии партизан ущерб составил 123 миллиона долларов, или примерно 0.5 млрд. долларов в нынешних ценах.

В 80-х годах прошлого века после того, как советские химики, в том числе и Е.Ю. Орлова, разработали эффективную и недорогую технологию синтеза октогена, в больших объемах он стал выпускаться и у нас.

Использование бризантных ВВ

Бризантные взрывные вещества – это вторичные ВВ, для которых детонация является основной видом взрывчатого превращения, возбуждаемая благодаря небольшому заряду первоначального ВВ. Они наделены способностью дробить и раскалывать. Их используют для начинки мин, разных средств для подрыва, торпед и снарядов. Вещества, обладающие взрывчатыми свойствами, представляют собой концентрированный и экономичный источник механической энергии. Они находят широкое применение в народном хозяйстве. Большая часть цветной руды, а также почти весь объем черных металлов, добывается при помощи взрывов.

Смотреть галерею

Бризантные ВВ нашли свое применение в следующих областях:

• для разработки пластов угля и залежей полезных ресурсов;
• насыпей для железнодорожных путей и автодорог;
• постройки плотин;
• рытья водных каналов;
• прокладки газо- и нефтепроводов;
• разработки шахтных стволов.

Где используют бризантные вещества еще? Кроме вышеперечисленного, их применяют:

• при уплотнении грунта;
• проведении систем орошения;
• тушении пожаров лесных массивов;
• выравнивании и очистке местности.

А также ведутся научные исследования и разработки по расширению использования этой мощной энергии взрыва – ускорению химических процессов с применением высоких давлений, искусственному дождеванию и взрывному бурению.

Понятие и классификация

Выражаясь простым языком, взрывоопасные вещества – это специальные вещества или их смеси, которые при определенных условиях могут взорваться. Этими условиями могут выступать повышение температуры или давления, толчок, удар, звуки конкретных частот, а также интенсивное освещение или даже легкое прикосновение.

Например, одним из самых известных и распространенных взрывоопасных веществ считается ацетилен. Это бесцветный газ, который к тому же не имеет запаха в чистом виде и легче воздуха. Применяющемуся на производстве ацетилену свойственен резкий запах, который ему придают примеси. Широкое распространение он приобрел в газовой сварке и резке металлов. Ацетилен может взорваться при температуре 500 градусов Цельсия или при длительном соприкосновении с медью, а также серебром при ударе.

На данный момент известно очень много взрывоопасных веществ. Классифицируются они по многим критериям: состав, физическое состояние, взрывчатые свойства, направления применения, степень опасности.

По направлению применения взрывчатые вещества могут быть:

• промышленными (используются во многих отраслях: от горного дела до обработки материалов);
• опытно-экспериментальными;
• военными;
• специального предназначения;
• антисоциального применения (зачастую сюда относятся кустарно изготовленные смеси и вещества, которые используются в террористических и хулиганских целях).

Взрывчатый краситель

В 1868 году британскому химику Фредерику-Августу Абелю после шестилетних исследований удалось получить прессованный пироксилин. Однако в отношении тринитрофенола (пикриновой кислоты) Абелю была отведена роль «авторитетного тормоза». Еще с начала XIX века были известны взрывчатые свойства солей пикриновой кислоты, но о том, что сама пикриновая кислота способна к взрыву, никто не догадывался до 1873 года. Пикриновая кислота на протяжении века использовалась как краситель. В те времена, когда началось оживленное испытание взрывчатых свойств разных веществ, Абель несколько раз авторитетно заявлял о том, что тринитрофенол абсолютно инертен.

Трехмерная модель молекулы тринитрофенола.

Герман Шпренгель был немцем по происхожде-нию, но жил и работал в Великобритании. Именно он дал французам воз-можность заработать денег на секретном мелините.

В 1873 году немец Герман Шпренгель, создавший целый класс взрывчатых веществ, убедительно показал способность тринитрофенола к детонации, но тут возникла другая сложность — прессованный кристаллический тринитрофенол оказался очень капризным и непредсказуемым — то не взрывался, когда надо, то взрывался, когда не надо.

Пикриновая кислота предстала перед французской Комиссией по взрывчатым веществам. Было установлено, что она — мощнейшее бризантное вещество, уступающее разве только нитроглицерину, но ее слегка подводит кислородный баланс. Также выяснили, что сама пикриновая кислота обладает низкой чувствительностью, а детонируют ее соли, образующиеся при длительном хранении. Эти исследования положили начало полному перевороту во взглядах на пикриновую кислоту. Окончательно недоверие к новому взрывчатому веществу было рассеяно работами парижского химика Тюрпена, который показал, что плавленая пикриновая кислота неузнаваемо меняет свои свойства по сравнению с прессованной кристаллической массой и совершенно теряет свою опасную чувствительность.

Это интересно: позже выяснилось, что сплавлением решаются проблемы с детонацией у сходной с тринитрофенолом взрывчатки — тринитротолуола.

Такие исследования, разумеется, были строго засекречены. И в восьмидесятые годы XIX века, когда французы стали выпускать новое взрывчатое вещество под названием «мелинит», Россия, Германия, Великобритания и США проявили к нему огромный интерес. Ведь фугасное действие боеприпасов, снаряженных мелинитом, выглядит внушительным и в наши дни. Активно заработали разведки, и спустя недолгое время тайна мелинита стала секретом Полишинеля.

В 1890 году Д. И. Менделеев писал морскому министру Чихачеву: «Что же касается до мелинита, разрушительное действие коего превосходит все данные испытания, то по частным источникам с разных сторон однородно понимается, что мелинит есть не что иное, как сплавленная под большим давлением остывшая пикриновая кислота».

МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ НИЖНЕГО ПРЕДЕЛА ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ К УДАРУ ЖИДКИХ ВВ В ПРИБОРЕ 3

8.1. Порядок отбора проб — в соответствии с требованиями разд.2.

8.2. Аппаратура, посуда, материалы и реактивы — в соответствии с требованиями разд.3.

8.3. Подготовка аппаратуры к испытанию — в соответствии с требованиями разд.4.

8.4. Проведение испытания

8.4.1. В поддон 1 прибора 3 (черт.8 приложения 2) вкладывают муфту 2, в нее вставляют ролик 3 и на середину ролика помещают колпачок 4, который затем полностью заполняют ВВ.

8.4.2. Заполнение колпачка считают полным, если для жидких ВВ колпачок заполнен с выпуклым мениском, а для пастообразных ВВ, способных растекаться до краев колпачка (без выпуклого мениска).

8.4.3. Прибор с ВВ устанавливают на наковальню копра (черт.1 приложения 1) и сбрасывают груз массой 10 кг, фиксируя при этом наличие или отсутствие взрыва.

8.4.4. Первоначальную высоту сбрасывания груза выбирают из значений, установленных в табл.2, исходя из частости взрывов в приборе 3 (), определенной в соответствии с требованиями разд.7.

Таблица 2

Испытания проводят, сбрасывая груз массой 10 кг, до нахождения максимальной высоты, при которой из 25 испытаний не происходит ни одного взрыва. Высоту сбрасывания груза выбирают из следующего ряда: 50; 70; 100; 120; 150; 200; 250; 300; 400; 500 мм.При наличии взрывов в 25 испытаниях при сбрасывании груза массой 10 кг с высоты 50 мм проводят в условиях разд.8 испытания с грузом 2 кг, причем начинать испытания рекомендуется с высоты 200 мм.

8.5. Оформление результатовОформление результатов проводят в соответствии с требованиями п.5.5.

5.2 Бризантные ВВ (БВВ)

5.2.1 Индивидуальные БВВ₂₄₃₂C_aH_bN_cO_dСНN ОС_аН_вN_сО_d ? nCO + mCO₂ + pH₂O + qN₂ + Q₂₂₂эксплозофорнойБВВБВВ

фактор нитрующей активности ФБВВБВВмощностнымихарактеристикамиУдельной теплотой взрываБВВБВВДБВВСкоростью детонацииМаксимальной плотностьюВВБВВБВВобъём газообразных продуктовсоставдавлениеБВВчувствительностьхимическаяфизическая стойкостьБВВ

5.2.2 Взрывчатые смеси5.2.3 Применение БВВ для изготовления боеприпасов123456789123 456712345

1231234123412345678 9101112131415161718192021221234512345

а –б12 3 4 5671 2 3 4 56 712 3 4 56 78 123 5 567
              8      

5.2 Бризантные ВВ (БВВ)

Взрывчатые вещества. Фугасность и бризантность

Взрыв — это процесс мгновенного превращения взрывчатого вещества в большое количество сильно сжатых и нагретых газов, которые, расширяясь, производят механическую работу (разрушение, дробление, выбрасывание, премещение).

Взрывчатое вещество — химические соединения или смеси таких соединений, которые под воздействием определенных внешних воздействий способны к быстрому, саморазвивающемуся химическому превращению в большое количество газов.

Говоря проще, взрыв сродни горению обычных горючих материалов и веществ (древесина, уголь), но отличается от простого горения тем, что этот процесс происходит очень быстро, в тысячные и десятитысячные доли секунды. Отсюда, по скорости превращения взрыв делят на два типа — горение и детонация.

При взрывчатом превращении типа горения, передача энергии от одного слоя вещества к другому происходит путем теплопроводности. Взрыв типа горения характерен для пороха. Процесс образования газов происходит достаточно медленно. Благодаря этому, при взрыве пороха в замкнутом пространстве (гильзе патрона, снаряда) происходит выбрасывание пули, снаряда из ствола, но не происходит разрушения гильзы, патронника оружия.

При взрыве же типа детонации процесс передачи энергии обуславливается прохождением ударной волны по взрывчатому веществу (далее сокращенно — ВВ) со сверхзвуковой скоростью (6-7 тысяч метров в секунду). В этом случае газы образуются очень быстро, давление возрастает мгновенно до очень больших величин. Иными словами, у газов нет времени уходить по пути наименьшего сопротивления и они в стремлении расшириться, разрушают все на своем пути. Этот тип взрыва характерен для тротила, гексогена, аммонита и сходных с ними веществ.

Для того, чтобы начался процесс взрыва (далее он развивается самопроизвольно) необходимо внешнее воздействие, требуется подать на ВВ определенное количество энергии. Внешние воздействия подразделяются на следующие типы:

1. Механическое (удар, накол, трение). 2. Тепловое (искра, пламя, нагревание). 3. Химическое (химическая реакция взаимодействия какого-либо вещества с ВВ). 4. Детонационное (взрыв рядом с ВВ другого ВВ).

Различные ВВ по разному реагируют на внешние воздействия. Одни из них взрываются при любом воздействии, другие имеют избирательную чувствительность. Например, черный дымный порох хорошо реагирует на тепловое воздействие, очень плохо — на механическое и практически не реагирует на химическое.

Тротил же в основном реагирует только на детонационное воздействие. Капсюльные составы (гремучая ртуть) реагируют практически на любое внешнее воздействие. Есть ВВ, которые взрываются вообще без видимого внешнего воздействия, но практическое применение таких ВВ, по понятным причинам, вообще невозможно.

В зависимости от типа взрыва и чувствительности к внешним воздействиям все взрывчатые вещества делят на три основные группы:

1. Инициирующие. 2. Метательные. 3. Бризантные.

Рассмотрим основные характеристики веществ каждой из этих групп и их основных представителей в отдельности.

Физическая природа взрывного превращения

Взрывное превращение, как правило, носит кратковременный характер, протекает при температурах от 2500 до 4500 K и сопровождается выделением огромного количества высокотемпературных газов и тепла. Взрывная реакция не требует наличия в окружающем воздухе окислителя (в качестве которого обычно выступает кислород), поскольку он содержится в химически связанном виде в ингредиентах взрывчатки.

Стоит отметить, что суммарное количество энергии, которая высвобождается при взрыве, относительно невелико и обычно в пять или шесть раз меньше теплотворной способности нефтепродуктов аналогичной массы. Тем не менее, несмотря на скромную энергетическую отдачу, огромная скорость реакции, которая по закону Аррениуса является следствием большой температуры, обеспечивает достижение высоких значений мощности.

Высвобождение большого количества газообразных продуктов сгорания считается другим признаком химической реакции в виде взрыва. При этом, стремительная трансформация взрывчатого вещества в высокотемпературные газы сопровождается скачкообразным изменением давления (до 10—30 ГПа), которое носит название ударной волны. Распространение этой волны способствует передаче энергии от одного слоя взрывчатки к другому и сопровождается возбуждением в новых слоях аналогичной химической реакции. Этот процесс получил название детонации, а инициирующая его ударная волна стала называться детонационной волной.

Существует ряд веществ, способных к нехимическому взрыву (например, ядерные и термоядерные материалы, антивещество). Также существуют методы воздействия на различные вещества, приводящие к взрыву (например, лазером или электрической дугой). Обычно такие вещества не называют «взрывчатыми».

МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧАСТОСТИ ВЗРЫВОВ ЖИДКИХ ВВ В ПРИБОРЕ 3

7.1. Порядок отбора проб — в соответствии с требованиями разд.2.

7.2. Аппаратура, посуда, материалы и реактивы — в соответствии с требованиями разд.3.

7.3. Подготовка аппаратуры к испытанию — в соответствии с требованиями разд.4.

7.4. Проведение испытания

7.4.1. В поддон 1 прибора 3 (черт.8 приложения 2) вкладывают муфту 2, в нее вставляют ролик 3 и на середину ролика помещают колпачок 4, который затем заполняют на половину объема испытуемым ВВ.

7.4.2. Заполнение колпачка жидкими ВВ производят пипеткой или капельницей, пастообразными ВВ, способными растекаться, — шпателем.Для заполнения колпачка на половину объема испытуемым ВВ колпачок предварительно тарируют, т.е.:для жидких ВВ определяют количество капель ВВ, необходимое для полного (с выпуклым мениском) заполнения объема колпачка;для пастообразных ВВ, способных растекаться, взвешиванием определяют массу ВВ, необходимую для полного заполнения объема колпачка (до краев колпачка, но без выпуклого мениска). Половина количества капель ВВ или половина массы ВВ, занимающих полный объем колпачка, соответствует заполнению колпачка строго на половину его объема.

7.4.3

Затем на колпачок с ВВ осторожно помещают второй ролик, устанавливают прибор на наковальню копра (черт.1 приложения 1) и сбрасывают груз массой 10 кг с высоты 250 мм, фиксируя при этом наличие или отсутствие взрыва. Проводят 25 испытаний

7.5. Обработка результатов

7.5.1. Частость взрывов в приборе 3 () в процентах вычисляют по формуле

,

где — количество взрывов из проведенных 25 испытаний;

25 — количество проведенных испытаний.

7.5.2. Если частость взрывов в приборе 3 с грузом массой 10 кг будет получена 96-100%, то испытания проводят с грузом массой 2 кг в условиях, установленных в п.7.4.

7.5.3. При записи результатов испытаний указывают:

1) при испытаниях с грузом массой 10 кг: прибор, в котором проводили испытания и численное значение частости взрывов (например: «Частость взрывов в приборе 3 — …%»);

2) при испытаниях с грузом массой 2 кг: прибор, в котором проводили испытания, массу груза и численное значение частости взрывов (например: «Частость взрывов в приборе 3 при кг — …%»).

3) Астролит – хорош, но дурно пахнет

В начале 60-х прошлого века американская компания EXCOA презентовала новое взрывчатое вещество на основе гидразина, заявив, что оно в 20 раз мощнее тротила. Прибывших на испытания генералов Пентагона сбил с ног жуткий запах заброшенного общественного туалета. Впрочем, они были готовы его потерпеть. Однако ряд тестов с авиабомбами, заправленными астролитом А 1-5, показал, что взрывчатка оказалось лишь в два раза мощнее тротила. После того, как чиновники Пентагона забраковали эту бомбу, инженеры из EXCOA предложили новую версию этого взрывчатого вещества уже под маркой «АСТРА-ПАК», причем для рытья окопов методом направленного взрыва. На рекламном ролике солдат тонкой струйкой поливал землю, а затем из укрытия детонировал жидкость. И окоп в человеческий рост – был готов. По своей инициативе компания EXCOA выпустила 1000 комплектов такой взрывчатки и отправила на вьетнамский фронт. В реальности всё закончилось грустно и анекдотично. Полученные окопы источали такой отвратительный запах, что американские солдаты стремились их покинуть любой ценой, невзирая на приказы и опасность для жизни. Те же, кто оставался, теряли сознание. Неиспользованные комплекты военнослужащие за свой счет отправили назад – в офис фирмы EXCOA.

Классификация взрывчатых веществ

По своим взрывчатым свойствам ВВ делятся на:

1. Инициирующие. Они используются для подрыва (детонации) других взрывчатых веществ. Основными отличиями ВВ этой группы является высокая чувствительность к инициирующим факторам и высокая скорость детонации. К этой группе относятся: гремучая ртуть, диазодинитрофенол, тринитрорезорцинат свинца и другие. Как правило, эти соединения используются в капсюлях-воспламенителях, запальных трубках, капсюлях-детонаторах, пиропатронах, самоликвидаторах;
2. Бризантные взрывчатые вещества. Этот тип ВВ обладает значительным уровнем бризантности и используется в качестве основного заряда для подавляющего большинства боеприпасов. Эти мощные взрывчатые вещества отличаются по своему химическому составу (N-нитрамины, нитраты, другие нитросоединения). Иногда их используют в виде различных смесей. Бризантные взрывчатые вещества также активно используют в горном деле, при прокладке туннелей, проведении других инженерных работ;
3. Метательные взрывчатые вещества. Являются источником энергии для метания снарядов, мин, пуль, гранат, а также для движения ракет. К этому классу взрывчатых веществ относятся пороха и различные виды ракетного топлива;
4. Пиротехнические составы. Используются для снаряжения специальных боеприпасов. При сгорании производят специфический эффект: осветительный, сигнальный, зажигательный.

Взрывчатые вещества разделяют и по их физическому состоянию на:

1. Жидкие. Например, нитрогликоль, нитроглицерин, этилнитрат. Существуют и разнообразные жидкостные смеси ВВ (панкластит, взрывчатые вещества Шпренгеля);
2. Газообразные;
3. Гелеобразные. Если растворить нитроцеллюлозу в нитроглицерине, то получится так называемый гремучий студень. Это крайне нестабильное, но довольно мощное взрывчатое гелеобразное вещество. Его любили использовать российские революционеры-террористы в конце XIX века;
4. Суспензии. Довольно обширная группа взрывчатых веществ, которые в наши дни применяются для промышленных целей. Существуют различные виды взрывчатых суспензий, в которых ВВ либо окислитель является жидкой средой;
5. Эмульсионные взрывчатые вещества. Весьма популярный в наши дни вид ВВ. Часто используется в строительных или шахтных работах;
6. Твердые. Наиболее распространенная группа ВВ. К ней относятся практически все взрывчатые вещества, используемые в военном деле. Могут быть монолитными (тротил), гранулированными или порошкообразными (гексоген);
7. Пластичные. Эта группа взрывчатых веществ обладает пластичностью. Такая взрывчатка стоит дороже обычной, поэтому ее редко применяют для снаряжения боеприпасов. Типичным представителем этой группы является пластид (или пластит). Его часто используют при проведении диверсий для подрыва конструкций. По своему составу пластид – это смесь гексогена и какого-либо пластификатора;
8. Эластичные.

Это интересно: Дистимия, виды и симптомы

Степень опасности

Также в качестве примера можно рассмотреть взрывоопасные вещества по степени их опасности. На первом месте находятся газы на основе углеводорода. Данные вещества склонны к произвольной детонации. К ним относятся хлор, аммиак, фреоны и так далее. Согласно статистике, почти треть происшествий, в которых основными действующими лицами выступают взрывоопасные вещества, связаны с газами на основе углеводорода.

Дальше следует водород, который в определенных условиях (например, соединение с воздухом в соотношении 2:5) приобретает наибольшую взрывоопасность. Ну и замыкают эту тройку лидеров по степени опасности пары жидкостей, которые склонны к воспламенению. Прежде всего, это пары мазута, дизельного топлива и бензина.

Классификация

Взрывчатые вещества имеют несколько классификаций. На основе своих свойств они подразделяются следующим образом:

• Инициирующие – находят применение для подрыва других ВВ. Они имеют высокую чувствительность к факторам инициации и обладают большей скорости детонации. А также их еще называют первичные ВВ, которые способны взорваться от слабого механического воздействия. В группу входит: диазодинитрофенол, гремучая ртуть.
• Бризантные взрывчатые вещества – характерны большой бризантностью и применяются как основной заряд для большей части боеприпасов. Это вторичные взрывчатые вещества, имеющие меньшую чувствительность к внешним воздействиям по отношению к первичным ВВ. В своем химическом составе они содержат нитраты и их соединения, обладают мощным взрывным действием. Для их взрыва используют небольшое количество инициирующих веществ.
• Метательные – служат источником энергии для метания пуль, снарядов, гранат. К ним относятся разного вида ракетные топлива и порох.
• Пиротехнические составы – используют для специальных боеприпасов. Сгорая, они дают характерный эффект – сигнальный, осветительный.

Вам будет интересно:Формула нитробензола: физические и химические свойства

Кроме этого, по физическому состоянию они бывают:

• твердые;
• жидкие;
• газообразные;
• эмульсионные;
• суспензии;
• пластичные;
• гелеобразные;
• эластичные.