Взрыв

Андреев Константин Константинович

Вот почему, когда надо получить большую устойчивость горения, необходимую при применении взрывчатого вещества для метательных целей, то у твёрдого взрывчатого вещества устраняют его пористость. В этом и заключается, например, сущность процесса изготовления пироксилинового пороха из пироксилина.

^{Рис. 8. Горение сплошного к пористого взрывчатого вещества.}

Если же взрывчатое вещество жидкое, как, например, нитроглицерин, то его надо лишить подвижности, текучести, свойственной жидкости. Этого достигают, растворяя

в нитроглицерине нитроклетчатку. Такой раствор при правильно выбранном составе имеет рогообразную структуру. В нём отсутствуют и поры, и текучесть, характерная для жидкости; его горение не переходит поэтому во взрыв.

Таким образом, отличие порохов от вторичных взрывчатых веществ состоит в том, что в порохах отсутствуют поры и они не являются жидкими; это обеспечивает максимальную устойчивость их горения, Напротив, если нужно облегчить, ускорить переход горения во взрыв, то взрывчатому веществу придают пористое строение. Так, если гремучую ртуть спрессовать до полного отсутствия пор, то она даёт переход горения во взрыв с трудом — лишь при больших — трехграммовых — зарядах. Если же гремучую ртуть спрессовать слабо, как это и делается при производстве капсюлей–детонаторов, то она даёт взрыв легко — уже при горении заряда в полграмма.

4. МОЩНОСТЬ ВЗРЫВА

При постройке железной дороги Кангауз — Сучан на Дальнем Востоке необходимо было проложить выемку в Бархатном перевале в скальном грунте. Специалисты подсчитали, что по старому способу, без применения взрывчатых веществ, прокладка выемки потребует не менее двух лет. Тогда решили применить взрывной способ.

^{Рис. 9. Взрыв на Бархатном перевале.}

Было заложено десять зарядов взрывчатого вещества общим весом 250 тонн. Их одновременный взрыв (рис.9) в течение полуминуты выбросил около 60 тысяч кубических метров породы и образовал выемку протяжением 220 метров, глубиной 22 метра и шириной до 60 метров (рис. 10). Все подготовительные работы к этому взрыву заняли всего около двух месяцев.

^{Рис. 10. Бархатный перевал после взрыва.}

Чем же обусловлена способность взрывчатых веществ производить чрезвычайно большую работу за такое короткое время?

Первым приходит в голову довольно естественное объяснение причины сокрушительного действия взрыва: во взрывчатом веществе содержится громадный запас энергии, который и выделяется при взрыве.

Такое мнение широко распространено. Не так давно один изобретатель рекомендовал заменить все виды применяемого ныне топлива… взрывчатыми веществами. Он даже разработал проект двигателя, в котором огромная, по его предположению, энергия взрывчатых веществ должна была превращаться в работу.

Из таких же соображений исходят предложения о замене (частично или полностью) бензина в автомобильных и авиационных двигателях жидкими взрывчатыми веществами.

Однако простой расчёт показывает, что такие предложения в корне ошибочны. В килограмме взрывчатых веществ содержится и выделяется при взрыве значительно меньше энергии, чем выделяется при сгорании, например, одного килограмма угля или бензина.

Ниже, в таблице 1, приведены величины энергии, выделяющейся при сгорании различных видов топлива и при взрыве различных взрывчатых веществ.

Сравнивая числа, приведённые в этой таблице, мы видим, что при взрыве килограмма

нитроглицерина выделяется энергии в пять раз, а при взрыве килограмма тротила даже в восемь раз меньше, чем при сгорании килограмма угля.

Однако при таком сравнении мы несколько несправедливы по отношению к взрывчатым веществам. Мы берём теплоту горения для одного килограмма топлива, не учитывая того количества кислорода, которое необходимо для горения. Взрывчатое же вещество не требует для своего взрыва дополнительного количества кислорода, так как он содержится в самом взрывчатом веществе.

Более правильно поэтому и теплоту горения топлива рассчитывать не на один килограмм его, а ка один килограмм смеси топлива с нужным для горения количеством кислорода. Такое сопоставление дано в таблице 2.

Хотя разница в величинах теплоты горения топлив и теплоты взрыва взрывчатых веществ стала в этом случае меньше, однако и здесь количество выделяющейся энергии у топлива больше, чем у взрывчатых веществ.

Следовательно, огромное разрушительное действие взрыва нельзя отнести за счёт большой энергии взрыва.

В чём же тогда его причина?

Действительная причина заключается в том, что энергия при взрыве выделяется крайне быстро. Если килограмм бензина сгорает в моторе автомашины за 5–6 минут, то для взрыва килограмма взрывчатого вещества требуется только одна–две стотысячные доли секунды. Энергия при взрыве выделяется в десятки миллионов раз быстрее, чем при горении. А это имеет огромное значение.

Как известно, работа, выполняемая в секунду, называется мощностью. Чем большую работу способен произвести в секунду двигатель, тем выше его мощность. Единица мощности — лошадиная сила. Такой мощностью обладает двигатель, способный в одну секунду проделать работу по подъёму груза в 75 килограммов на высоту одного метра. Паровоз серии «ИС», предназначенный для вождения тяжёлых составов весом до 1000 тонн со скоростью до 130 километров в час, обладает, например, мощностью в 2800 лошадиных сил.

Какую же мощность даёт взрыв обычного двухсотграммового патрона аммонита, какие ежедневно десятками тысяч применяются в шахтах для взрывных работ?

Диаметр такого патрона 30 миллиметров, длина 0,25 метра. Если возбудить взрыв с торца патрона, то он будет распространяться со скоростью 5000 метров в секунду и длительность взрыва составит всего 0,25/5000 = 0,00005 секунды.

Допустим, что коэффициент полезного действия взрыва, то есть доля энергии взрыва, переходящая в механическую работу, составляет 20 процентов и что время совершения работы соответствует времени, в течение которого происходит взрыв. Энергия взрыва одного килограмма аммонита равна 950 большим калориям. Чтобы перевести эту величину в единицы механической работы — килограммометры, — надо её помножить на 427. Учитывая, что коэффициент полезного действия равен 20%, получаем величину совершенной работы 950x0,2x427x20/100 = 16 200 килограммометров. Деля величину работы на время её совершения и ещё на 75 (чтобы перейти от килограммометров в секунду к лошадиным силам), мы получаем мощность взрыва патрона аммонита, равную 4,3 миллиона лошадиных сил.

Таким образом, взрывник, несущий в сумке патрон аммонита, имеет в своём распоряжении огромную мощность. Эта мощность в три раза превосходит мощность крупнейшей американской гидроэлектростанции Боулдер–Дэм, составляющую 1 400 000 лошадиных сил.

Если физическую мощность среднего человека принять равной одной пятой лошадиной силы, то человек, располагающий 200 граммами взрывчатого вещества, как бы увеличивает свою физическую силу в 20 миллионов раз! О такой мощности, которую вложила в руки человека наука, могли только мечтать слагатели народных сказаний, наделявшие своих героев сверхъестественной силой.