För det mesta av historien använde man alla typer av kalla armar för att förstöra sin egen sort, allt från en rak stenöxa till mycket avancerad och svår att tillverka metallverktyg. Runt XI-XII århundraden i Europa började använda vapen, och sålunda blev mänskligheten bekant med det viktigaste explosiva svarta pulvret.
Det var en vändpunkt i militärhistoria, men det tog ungefär åtta århundraden för skjutvapen att helt tvinga ut kraftigt skuret stål från slagfälten. Parallellt med framstegen av kanoner och murbruk utvecklades sprängämnen - inte bara krut, men också alla slags kompositioner för artilleri skal eller landminor. Utvecklingen av nya sprängämnen och explosiva anordningar fortsätter aktivt i våra dagar.
Idag är dussintals sprängämnen kända. Utöver de militära behoven används sprängämnen aktivt vid gruvdrift, byggande av vägar och tunnlar. Men innan man talar om huvudgrupperna av sprängämnen är det nödvändigt att nämna mer detaljerat de processer som uppträder under explosionen och att förstå sprängämnets princip (HE).
Explosiva ämnen: vad är det?
Explosiva ämnen är en stor grupp av kemiska föreningar eller blandningar som, under påverkan av yttre faktorer, har förmåga att snabbt, självhäftande och okontrollerbar reaktion med utsläpp av stora mängder energi. Enkelt uttryckt är en kemisk explosion processen att omvandla molekylära bindningers energi till termisk energi. Vanligtvis är resultatet ett stort antal heta gaser, som utför mekaniskt arbete (krossning, förstörelse, rörelse etc.).
Klassificeringen av sprängämnen är ganska komplicerad och förvirrande. Explosiva ämnen innehåller ämnen som sönderdelas inte bara i explosionsprocessen (detonation) utan också långsamt eller snabbt förbränning. Den senare gruppen innehåller krut och olika typer av pyrotekniska blandningar.
I allmänhet är begreppen "detonation" och "deflagration" (brinnande) nyckel för att förstå processerna för en kemisk explosion.
Detonation är den snabba (supersoniska) förökningen av kompressionsfronten med den medföljande exoterma reaktionen i ett sprängämne. I detta fall fortsätter kemiska transformationer så snabbt och en sådan mängd termisk energi och gasformiga produkter frigörs att en chockvåg bildas i substansen. Detonation är en snabbaste process, man kan säga, ett skred som ett ämne i en kemisk explosionsreaktion.
Deflagration eller förbränning är en typ av redox kemisk reaktion, under vilken dess främre rör sig i ett ämne på grund av vanlig värmeöverföring. Sådana reaktioner är välkända för alla och finns ofta i vardagen.
Det är nyfiket att den energi som släpptes under explosionen inte är så stor. Till exempel, när 1 kg trotyl detoneras, släpps det flera gånger mindre än när 1 kg kol brinner. Men med explosionen sker det miljoner gånger snabbare, all energi frigörs nästan omedelbart.
Det bör noteras att hastigheten för spridning av detonation är den viktigaste egenskapen hos sprängämnen. Ju högre det är desto effektivare är den explosiva laddningen.
För att starta processen med en kemisk explosion krävs en extern faktor, det kan vara av flera typer:
- mekanisk (punktering, slagkraft, friktion);
- kemisk (reaktion av ett ämne med explosiv laddning);
- yttre detonation (explosion i närheten av explosivet);
- värme (flamma, värme, gnista).
Det bör noteras att olika typer av sprängämnen har olika känslighet för yttre påverkan.
Vissa av dem (till exempel svartpulver) svarar bra på termiska effekter, men samtidigt svarar de praktiskt taget inte på mekaniska och kemiska. Och för att detonera TNT behövs bara en detoneringseffekt. Thundering Mercury reagerar våldsamt mot någon yttre stimulans, och det finns några sprängämnen som detonerar utan någon yttre påverkan alls. Praktisk användning av sådana "explosiva" sprängämnen är helt enkelt omöjligt.
De viktigaste egenskaperna hos sprängämnen
De viktigaste är:
- explosionsprodukter temperatur;
- explosionsvärme;
- detonationshastighet;
- explosivitet;
- högexplosiva.
De två sista punkterna bör diskuteras separat. Sprängämnen sprängmedel - detta är dess förmåga att förstöra omgivningen (sten, metall, trä). Denna egenskap är i stor utsträckning beroende av det fysiska tillstånd där sprängämnet ligger (grad av slipning, densitet, enhetlighet). Brisance beror på explosionsens spridningshastighet - desto högre är desto desto bättre kan sprängämnet krossa och förstöra omgivande föremål.
Sprängämnen sprängning brukar användas för att utrusta artilleri skal, bomber, gruvor, torpeder, granater och annan ammunition. Denna typ av sprängämne är mindre känslig för yttre faktorer, extern detonering är nödvändig för att undergräva en sådan explosiv laddning. Beroende på deras destruktiva kraft delas sprängämnen i:
- Ökad kraft: hexogen, tetryl, oxogen;
- Medium effekt: TNT, melinit, plastid;
- Minskad effekt: sprängämnen baserade på ammoniumnitrat.
Ju högre sprängämnes explosivitet desto bättre kommer det att förstöra bombens eller projektilens kropp, ge fragmentet mer energi och skapa en kraftfullare chockvåg.
Inte mindre viktigt egenskap av explosiva ämnen är dess explosivitet. Detta är den vanligaste egenskapen hos någon explosiv, det visar hur det här sprängämnet har en destruktiv förmåga. Explosivitet beror direkt på den mängd gaser som bildas under explosionen. Det bör noteras att hög explosivitet och hög explosivitet i regel inte är relaterade till varandra.
Hög explosivitet och sprängning bestämmer vad vi kallar kraften eller kraften av en explosion. För olika ändamål är det dock nödvändigt att välja lämpliga typer av sprängämnen. Brizantnosti är mycket viktigt för skal, gruvor och flygbomber, men sprängämnen med en betydande nivå av hög explosivitet är mer lämpade för gruvdrift. I praktiken är urvalet av sprängämnen mycket mer komplicerat, och för att välja rätt explosiv bör alla egenskaper beaktas.
Det finns en allmänt accepterad metod för att bestämma kraften hos olika sprängämnen. Detta är den så kallade TNT-ekvivalenten, när TNTs kraft traditionellt tas som en. Med hjälp av denna metod kan det beräknas att kraften på 125 g trotyl är lika med 100 g RDX och 150 g ammonit.
En annan viktig egenskap hos sprängämnen är deras känslighet. Det bestäms av sannolikheten för explosion av ett sprängämne när det utsätts för en viss faktor. Säkerheten vid produktion och lagring av sprängämnen beror på denna parameter.
För att bättre visa hur viktigt denna explosiva egenskap är, kan vi säga att amerikanerna har utvecklat en speciell standard (STANAG 4439) för explosivernas känslighet. Och de måste gå för det inte från ett bra liv, men efter en serie extremt allvarliga olyckor: 33 personer dödades under explosionen vid den amerikanska Bien-Ho-flygvapenbasen i Vietnam, cirka 80 flygplan skadades till följd av explosionsflygplanen för Forrestal-flygplan och efter detonationen av flygplanet på luftfartygsbäraren "Oriskani" (1966). Så inte bara kraftfulla sprängämnen är bra, men detonerar vid exakt rätt ögonblick - aldrig igen.
Alla moderna sprängämnen är antingen kemiska föreningar eller mekaniska blandningar. Den första gruppen innefattar hexogen, trotyl, nitroglycerin, pikrinsyra. Kemiska sprängämnen erhålles som regel genom nitrering av olika typer av kolväten, vilket leder till införande av kväve och syre i deras molekyler. Till den andra gruppen - ammoniumnitrat-sprängämnen. Kompositionen av sprängämnen av denna typ innefattar vanligtvis ämnen rik på syre och kol. För att öka explosions temperaturen i blandningen tillsätts ofta pulver av metaller: aluminium, beryllium, magnesium.
Förutom alla ovanstående egenskaper bör varje explosiv vara kemiskt resistent och lämplig för långvarig lagring. Under 80-talet av förra seklet kunde kineserna syntetisera de mest kraftfulla sprängämnena - tricykliska urea. Dess kraft översteg trotylen 20 gånger. Problemet var att några dagar efter tillverkningen sönderdelades och förvandlades till slem, olämpligt för vidare användning.
Explosiv klassificering
Genom sina explosiva egenskaper är sprängämnen indelade i:
- Initiera. De brukar explodera (spränga) andra sprängämnen. De största skillnaderna i sprängämnen i denna grupp är hög känslighet för initierande faktorer och höga detonationshastigheter. Denna grupp omfattar: explosivt kvicksilver, diazodinitrofenol, blytrinitrosorcinat och andra. Dessa föreningar används som regel i primrar, tändningsrör, detonatorkapslar, trossar, självdödande medel;
- Sprängämnen sprängning. Denna typ av sprängämne har en signifikant nivå av brisans och används som huvudladdning för den stora delen av ammunitionen. Dessa kraftfulla sprängämnen skiljer sig åt i sin kemiska sammansättning (N-nitraminer, nitrater, andra nitroföreningar). Ibland används de i form av olika blandningar. Sprängämnen sprängs även aktivt vid gruvning, när man lägger tunnlar och utför andra tekniska arbeten.
- Kasta explosiva ämnen. De är en energikälla för att kasta projektiler, gruvor, kulor, granater, liksom för raketeras rörelse. Pulver och olika typer av raketbränsle hör till denna klass av sprängämnen;
- Pyrotekniska kompositioner. Används för att utrusta speciell ammunition. Vid bränning ger de en särskild effekt: belysning, signalering, brännskada.
Explosiva ämnen delas också upp av deras fysiska tillstånd i:
- Vätska. Till exempel nitroglykol, nitroglycerin, etylnitrat. Det finns också olika flytande blandningar av sprängämnen (panklastit, Sprengel-sprängämnen).
- gas;
- Geléartad. Om du löser upp nitrocellulosa i nitroglycerin får du den så kallade explosiva gelén. Detta är en extremt instabil, men ganska kraftfull explosiv geliknande substans. Han användes av ryska revolutionärer-terrorister i slutet av XIX-talet;
- Suspension. En ganska stor grupp av sprängämnen, som idag används för industriella ändamål. Det finns olika typer av explosiva suspensioner i vilka sprängämnet eller oxidanten är ett flytande medium;
- Emulsionssprängämnen. En mycket populär typ av sprängämnen idag. Används ofta i byggnads- eller gruvverk
- Solid. Den vanligaste gruppen av sprängämnen. Det omfattar nästan alla explosiva ämnen som används i militära angelägenheter. Kan vara monolitisk (trotyl), granulär eller pulveriserad (hexogen);
- Plast. Denna grupp av sprängämnen har plasticitet. Sådana sprängämnen är dyrare än normalt, så de används sällan för att utrusta ammunition. En typisk representant för denna grupp är plastiden (eller plastiden). Det används ofta under sabotage för att undergräva strukturer. Med dess sammansättning är plastid en blandning av RDX och någon mjukgörare;
- Motståndskraftig.
Någon historia av sprängämnen
Den första explosiva substansen, som uppfanns av mänskligheten, var svartpulver. Man tror att det uppfanns i Kina redan i 70-talet e.Kr. Det har dock inte hittats tillförlitliga bevis på detta. Generellt runt pulveret och de första försöken att använda det skapade många myter och uppenbarligen fantastiska historier.
Det finns gamla kinesiska texter som beskriver blandningar som liknar komposition till svartpulver. De användes som läkemedel, liksom för pyrotekniska utställningar. Dessutom finns det många källor som hävdar att kineserna aktivt använde krut i de följande århundradena för att göra raketer, gruvor, granater och till och med flamma kastare. Det är sant att illustrationer av vissa typer av detta gamla skjutvapen tvivlar på möjligheten till praktisk tillämpning.
Ännu innan pulvret i Europa började använda den "grekiska elden" - brännbart sprängämne, ett recept som tyvärr inte har nått våra dagar. "Grekisk eld" var en brandfarlig blandning, som inte bara släckte med vatten, men blev även i kontakt med den ännu mer brandfarlig. Detta explosiva material uppfanns av bysantinerna, de använde aktivt den "grekiska elden" både på land och i sjöslag och höll sitt recept i strängaste hemligheten. Moderna experter tror att blandningen inkluderade olja, tjära, svavel och snabblime.
Kräftor uppträdde först i Europa runt mitten av 1200-talet och det är fortfarande okänt hur det kom till kontinenten. Bland europeiska uppfinnare av krut kallas namnen på munken Berthold Schwartz och den engelska forskaren Roger Bacon, även om historiker inte har någon gemensam åsikt. Enligt en av versionerna kom kryp som uppfann i Kina, genom Indien och Mellanöstern, till Europa. Hur som helst, redan i XIII-talet, visste européerna om krut och försökte även använda detta kristallina sprängämne för gruvor och primitiva skjutvapen.
Under många århundraden var krutet den enda typen av sprängämnen som mannen visste och använde. Först i slutet av XVIII-XIX århundraden, tack vare utvecklingen av kemi och andra naturvetenskap, uppnådde explosivutvecklingen nya höjder.
I slutet av 18th century, tack vare franska kemister Lavoisier och Berthollet, det så kallade klorpulveret uppträdde. Samtidigt uppfanns det "explosivt silver", liksom pikrinsyra, som i framtiden användes för att utrusta artillerisskal.
År 1799 hittade den engelska kemisten Howard "rattlande kvicksilver", som fortfarande används i primers som ett initierande sprängämne. I början av 1800-talet erhölls pyroxylin - ett sprängämne som inte bara kan användas för att utrusta skal, men också för att göra rökfritt pulver från det.
1847 syntetiserades nitroglycerin först, men detta explosiva visade sig vara för instabilt och farligt för produktion och lagring. Lite senare löses detta problem delvis av den berömda Alfred Nobel, som föreslog att blanda nitroglycirin med lera. Så visade det sig dynamit. Detta är en kraftfull explosiv, men den är mycket känslig. Under första världskriget försökte dynamit utrusta projektiler, men denna idé blev snabbt övergiven. Dynamit användes länge i gruvdrift, men nuförtiden har detta explosiva material inte producerats under lång tid.
1863 upptäckte tyska forskare TNT, och i 1891 började industriproduktionen av detta explosiva i Tyskland. 1897 syntetiserade den tyska kemisten Lentse hexogen - ett av de mest kraftfulla och vanliga sprängämnena i vår tid.
Utvecklingen av nya sprängämnen och explosiva anordningar fortsatte under det senaste århundradet, och forskningen i denna riktning fortsätter idag.
1942 mottog den amerikanska kemisten Bachmann ett nytt sprängämne som liknar hexogen, men mycket kraftfullare än honom. Det nya sprängämnet fick namnet oktogen, i sin effektivitet är ett kilo av detta explosiv lika med fyra kilo TNT.
På 60-talet erbjöd det amerikanska företaget EXCOA Pentagon ett nytt hydrazinbaserat sprängämne, som angivligen var 20 gånger kraftigare än TNT. Men denna explosiva hade en märkbar minus - den absolut otäcka lukten av en övergiven stationtoalett. Revisionen visade att kraften i det nya ämnet överstiger TNT endast 2-3 gånger och bestämde sig för att inte använda det. Efter detta föreslog EXCOA ett annat sätt att använda ett explosivmedel: gör grävdar med den.
Ämnet drogs ner på marken och exploderade sedan. Således var det möjligt att få en full profilgrav utan några extra ansträngningar på några sekunder. Flera uppsättningar av sprängämnen skickades till Vietnam för provning i stridssituationer. Slutet på den här historien var roligt: de grävningar som uppnåddes av explosionen hade en sådan äcklig lukt som soldaterna vägrade att vara i dem.
I slutet av 80-talet utvecklade amerikanerna en ny explosiv - CL-20. Enligt vissa rapporter är dess makt nästan tjugo gånger så hög som TNT. Men på grund av sitt höga pris ($ 1300 per 1 kg) började den stora produktionen av nya sprängämnen aldrig påbörjas.
