For det meste af historien brugte man alle slags kolde arme til at ødelægge sin egen slags, lige fra en lige stenøkse til meget avanceret og vanskeligt at fremstille metalværktøjer. Omkring XI-XII århundreder i Europa begyndte at bruge våben, og dermed blev menneskeheden bekendt med det vigtigste eksplosive - sorte pulver.
Det var et vendepunkt i militærhistorien, selvom det tog omkring otte århundreder for skydevåben at tvinge kraftigt skåret stål fra slagmarkerne. Parallelt med udviklingen af kanoner og mortere udviklede sprængstoffer - ikke kun krydderier, men også alle slags kompositioner til artilleri skaller eller landminer. Udviklingen af nye sprængstoffer og eksplosive anordninger fortsætter aktivt i vores dage.
I dag er dusinvis af sprængstoffer kendt. Ud over de militære behov anvendes sprøjtemidler aktivt i minedrift, i opførelse af veje og tunneler. Men inden der tales om de vigtigste grupper af sprængstoffer, er det nødvendigt at nøje omtale de processer, der forekommer under eksplosionen og forstå princippet om sprøjtestoffers funktion (HE).
Eksplosivstoffer: hvad er det?
Eksplosivstoffer er en stor gruppe af kemiske forbindelser eller blandinger, som under påvirkning af eksterne faktorer er i stand til en hurtig, selvbærende og ukontrollabel reaktion med frigivelsen af store mængder energi. Enkelt sagt er en kemisk eksplosion processen med at omdanne molekylære bindings energi til termisk energi. Normalt er dens resultat en stor mængde varme gasser, som udfører mekanisk arbejde (knusning, ødelæggelse, bevægelse osv.).
Klassificeringen af sprængstoffer er ret kompliceret og forvirrende. Eksplosivstoffer omfatter stoffer, der nedbrydes ikke kun i eksplosionsprocessen (detonation), men også ved langsom eller hurtig brænding. Sidstnævnte gruppe omfatter krydderier og forskellige typer pyrotekniske blandinger.
Generelt er begreberne "detonation" og "deflagration" (brænding) nøglen til at forstå processerne for en kemisk eksplosion.
Detonation er den hurtige (supersoniske) udbredelse af kompressionsfronten med den ledsagende eksoterme reaktion i et eksplosivt stof. I dette tilfælde fortsætter kemiske transformationer så hurtigt, og en sådan mængde termisk energi og gasformige produkter frigives, at der dannes en stødbølge i stoffet. Detonation er en hurtigste proces, man kan sige, at lavendel er involveret af et stof i en kemisk eksplosionsreaktion.
Deflagration eller forbrænding er en type af redox kemisk reaktion, under hvilken dets forside bevæger sig i et stof på grund af almindelig varmeoverførsel. Sådanne reaktioner er velkendte for alle og findes ofte i hverdagen.
Det er nysgerrig, at den energi, der frigives under eksplosionen, ikke er så stor. For eksempel, når 1 kg trotyl er detoneret, frigives det flere gange mindre end når 1 kg kul brændes. Men med eksplosionen sker det millioner gange hurtigere, al energi frigives næsten øjeblikkeligt.
Det skal bemærkes, at hastigheden af udbredelsen af detonation er det vigtigste karakteristika for sprængstoffer. Jo højere det er, desto mere effektiv er den eksplosive ladning.
For at starte processen med en kemisk eksplosion er en ekstern faktor nødvendig, det kan være af flere typer:
- mekanisk (punktering, påvirkning, friktion);
- kemisk (reaktion af et stof med eksplosiv ladning)
- ekstern detonering (eksplosion i nærheden af det eksplosive)
- varme (flamme, varme, gnist).
Det skal bemærkes, at forskellige typer af eksplosiver har forskellig følsomhed over for ydre påvirkninger.
Nogle af dem (for eksempel sort pulver) reagerer godt på termiske virkninger, men samtidig svarer de praktisk taget ikke på mekanisk og kemisk. Og for at detonere TNT, er der kun brug for en detoneringseffekt. Thundering kviksølv reagerer voldsomt på enhver ekstern stimulans, og der er nogle sprængstoffer, der detonerer uden nogen ekstern indflydelse overhovedet. Praktisk brug af sådanne "eksplosive" sprængstoffer er simpelthen umuligt.
De vigtigste egenskaber ved sprøjtemidler
De vigtigste er:
- eksplosionsprodukter temperatur;
- eksplosionsvarme
- detonationshastighed
- eksplosivitet;
- højeksplosive.
De sidste to punkter skal diskuteres separat. Sprængstofpræparater - dette er dets evne til at ødelægge omgivelserne (sten, metal, træ). Denne egenskab er i høj grad afhængig af den fysiske tilstand, hvor eksplosivet er placeret (grad af slibning, tæthed, ensartethed). Brisance afhænger af eksplosivets detonationshastighed - jo højere er det, desto bedre kan eksplosivet knuse og ødelægge omgivende genstande.
Sprængstoffer sprøjtemidler bruges normalt til at udstyre artilleri skaller, bomber, miner, torpedoer, granater og anden ammunition. Denne type eksplosiv er mindre følsom over for eksterne faktorer; ekstern detonering er nødvendig for at underminere en sådan eksplosiv ladning. Afhængig af deres destruktive kraft er sprængningspræparater opdelt i:
- Øget effekt: hexogen, tetryl, oxogen;
- Medium effekt: TNT, melinit, plastid;
- Reduceret effekt: Sprængstoffer baseret på ammoniumnitrat.
Jo højere sprengstoffernes eksplosivitet er, desto bedre vil det ødelægge bomben eller projektilens krop, give fragmentet mere energi og skabe en kraftigere stødbølge.
Ikke mindre vigtig egenskab af eksplosivstoffer er dens eksplosivitet. Dette er den mest almindelige karakteristiske for enhver eksplosiv, det viser, hvordan dette eller det eksplosive stof har en destruktiv evne. Eksplosivitet afhænger direkte af mængden af gasser, der dannes under eksplosionen. Det skal bemærkes, at høj eksplosivitet og høj eksplosivitet som regel ikke er relateret til hinanden.
Høj eksplosivitet og sprængning bestemmer, hvad vi kalder kraft eller kraft af en eksplosion. For forskellige formål er det imidlertid nødvendigt at vælge de relevante typer af eksplosiver. Brizantnosti er meget vigtigt for skaller, miner og luftbomber, men eksplosivstoffer med et betydeligt niveau af høj eksplosivitet er mere egnede til minedrift. I praksis er udvælgelsen af eksplosivstoffer meget mere kompliceret, og for at vælge det rigtige eksplosivstof skal alle dets egenskaber tages i betragtning.
Der er en generelt accepteret metode til bestemmelse af kraften i forskellige sprængstoffer. Dette er den såkaldte TNT-ækvivalent, når TNT's kraft er konventionelt taget som en. Ved hjælp af denne metode kan det beregnes, at kraften på 125 g trotyl er lig med 100 g RDX og 150 g ammonit.
En anden vigtig egenskab for sprængstoffer er deres følsomhed. Det bestemmes af sandsynligheden for en eksplosion af et eksplosivstof, når det udsættes for en bestemt faktor. Sikkerheden ved fremstilling og opbevaring af sprængstoffer afhænger af denne parameter.
For bedre at vise, hvor vigtigt dette eksplosive karakteristiske er, kan vi sige, at amerikanerne har udviklet en særlig standard (STANAG 4439) for eksplosivernes følsomhed. Og de var nødt til at gå efter det ikke fra et godt liv, men efter en række uhyre alvorlige ulykker: 33 personer blev dræbt under sprængningen på den amerikanske Bien-Ho-luftbase i Vietnam, omkring 80 fly blev beskadiget som følge af Forrestal-luftfartsselskabets eksplosioner, og efter detonation af flyet på luftfartsselskabet "Oriskani" (1966). Så ikke kun kraftfulde eksplosiver er gode, men detonerer på præcis det rigtige tidspunkt - aldrig igen.
Alle moderne sprøjtemidler er enten kemiske forbindelser eller mekaniske blandinger. Den første gruppe omfatter hexogen, trotyl, nitroglycerin, picrinsyre. Kemiske eksplosiver opnås som regel ved nitrering af forskellige typer carbonhydrider, hvilket fører til indføring af nitrogen og oxygen i deres molekyler. Til den anden gruppe - ammoniumnitratpræparater. Sammensætningen af eksplosivstoffer af denne type omfatter sædvanligvis stoffer, der er rige på ilt og kulstof. For at øge temperaturen af eksplosionen i blandingen tilsættes ofte pulvere af metaller: aluminium, beryllium, magnesium.
Ud over alle ovennævnte egenskaber skal ethvert eksplosivstof være kemisk resistent og egnet til langtidsopbevaring. I 80'erne i det sidste århundrede kunne kineserne syntetisere de mest kraftfulde eksplosiver - tricyklisk urea. Dens magt oversteg trotyl tyve gange. Problemet var, at et par dage efter fremstillingen nedbrydes stoffet og blev slim, uegnet til videre brug.
Klassificering af eksplosivstoffer
Ved deres eksplosive egenskaber er sprøjtemidler opdelt i:
- Start af. De bruges til at eksplodere (detonere) andre sprængstoffer. De vigtigste forskelle i eksplosivstoffer i denne gruppe er høj følsomhed overfor initierende faktorer og høje detonationshastigheder. Denne gruppe omfatter: eksplosiv kviksølv, diazodinitrophenol, bly trinitrosorcinat og andre. Disse forbindelser anvendes som regel i primere, tændingsrør, detonatorkapsler, squibs, selvdræber;
- Sprængstofpræparater. Denne type eksplosiv har et betydeligt niveau af brisance og bruges som hovedladning for langt størstedelen af ammunition. Disse kraftige eksplosiver er forskellige i deres kemiske sammensætning (N-nitraminer, nitrater, andre nitroforbindelser). Nogle gange bruges de i form af forskellige blandinger. Sprængningspræparater anvendes også aktivt i minedrift, når de lægger tunneler og udfører andre tekniske arbejder;
- Kaster sprængstoffer. De er en kilde til energi til at kaste projektiler, miner, kugler, granater samt bevægelser af raketter. Pulver og forskellige typer af raketbrændstof tilhører denne klasse af sprængstoffer;
- Pyrotekniske sammensætninger. Bruges til at udstyre speciel ammunition. Når de brænder, producerer de en særlig effekt: lysende, signalering, brandvæsen.
Eksplosivstoffer er også opdelt efter deres fysiske tilstand i:
- Væske. For eksempel nitroglycol, nitroglycerin, ethylnitrat. Der er også forskellige flydende blandinger af eksplosiver (panklastit, Sprengel-eksplosivstoffer);
- gas;
- Geléagtig. Hvis du opløse nitrocellulose i nitroglycerin, får du den såkaldte eksplosive gelé. Dette er et ekstremt ustabilt, men ret stærkt eksplosivt gelagtigt stof. Han blev brugt af russiske revolutionær-terrorister i slutningen af XIX århundrede;
- Suspension. En ganske stor gruppe af sprængstoffer, som i dag bruges til industrielle formål. Der er forskellige typer eksplosive suspensioner, hvor eksplosiv eller oxidant er et flydende medium;
- Emulsionssprængstoffer. En meget populær type sprængstoffer i disse dage. Ofte anvendes til bygge- og anlægsarbejder;
- Fast stof. Den mest almindelige gruppe af sprængstoffer. Det omfatter næsten alle sprængstoffer, der anvendes i militære anliggender. Kan være monolitisk (trotyl), granuleret eller pulveriseret (hexogen);
- Plast. Denne gruppe af sprængstoffer har plasticitet. Sådanne eksplosivstoffer er dyrere end normalt, så de bruges sjældent til at udstyre ammunition. En typisk repræsentant for denne gruppe er plastidet (eller plastid). Det bruges ofte under sabotage til at underminere strukturer. Ved dets sammensætning er plastid en blanding af RDX og en hvilken som helst blødgøringsmiddel;
- Robust.
Nogle historier om sprængstoffer
Det første eksplosive stof, som blev opfundet af menneskeheden, var sort pulver. Det antages, at det blev opfundet i Kina så tidligt som i det VII århundrede e.Kr. Der er dog ikke fundet pålidelige beviser for dette. Generelt omkring pulveret og de første forsøg på at bruge det skabte mange myter og naturligvis fantastiske historier.
Der er antikke kinesiske tekster, der beskriver blandinger, der er ens i sammensætning til sort pulver. De blev brugt som lægemidler såvel som til pyrotekniske shows. Derudover er der mange kilder, der hævder, at de kinesiske i de følgende århundreder aktivt anvendte krydderier til fremstilling af raketter, miner, granater og endda flammekastere. Det er sandt, at illustrationer af bestemte typer af denne gamle skydevåben tvivler på muligheden for dens praktiske anvendelse.
Allerede før pulveret i Europa begyndte at bruge den "græske ild" - brændbar eksplosiv, en opskrift, som desværre ikke har nået vores dage. "Græsk brand" var en brændbar blanding, som ikke blot slukkede med vand, men blev endda i kontakt med den endnu mere brandfarlig. Denne eksplosiv blev opfundet af byzantinerne, de brugte aktivt den "græske ild" både på land og i havskampe og holdt sin opskrift i den strengeste hemmelighed. Moderne eksperter mener, at denne blanding indeholdt olie, tjære, svovl og quicklime.
Krudt første gang dukkede op i Europa omkring midten af det 13. århundrede, og det er stadig ukendt, hvordan det kom til kontinentet. Blandt de europæiske opfindere af krydderi nævnes navnene på munken Berthold Schwartz og den engelske forsker Roger Bacon ofte, selvom historikere ikke har nogen fælles mening. Ifølge en af versionerne kom krydderier opfundet i Kina, gennem Indien og Mellemøsten, til Europa. Anyway, allerede i XIII århundrede, vidste europæerne om krydderier og forsøgte endda at bruge dette krystallinske eksplosivstof til miner og primitive skydevåben.
I mange århundreder forblev krydderier den eneste form for sprængstoffer, som man vidste og brugte. Kun ved udgangen af XVIII-XIX århundrede, takket være udviklingen af kemi og andre naturvidenskaber, udviklede eksplosivstoffer nye højder.
I slutningen af det 18. århundrede, fremkaldte det såkaldte chloratpulver takket være de franske kemister Lavoisier og Berthollet. På samme tid blev det opfundet "eksplosiv sølv", såvel som picric syre, som i fremtiden var vant til at udstyre artilleri skaller.
I 1799 fandt den engelske kemiker Howard "rattlende kviksølv", som stadig anvendes i primere som et indledende eksplosivstof. I begyndelsen af 1800-tallet blev pyroxylin opnået - et eksplosiv materiale, som ikke kun kunne bruges til at udstyre skaller, men også for at gøre røgløst pulver af det.
I 1847 blev nitroglycerin først syntetiseret, men dette eksplosive viste sig at være for ustabilt og farligt for produktion og opbevaring. Lidt senere blev dette problem delvis løst af den berømte Alfred Nobel, som foreslog at blande nitroglycirin med ler. Så det viste sig dynamit. Dette er en kraftig eksplosiv, men den er meget følsom. Under første verdenskrig forsøgte dynamit at udstyre projektiler, men denne ide blev hurtigt forladt. Dynamit blev brugt i minedrift i lang tid, men i dag er dette eksplosiv ikke blevet produceret i lang tid.
I 1863 opdagede tyske forskere TNT, og i 1891 begyndte industriel produktion af dette eksplosivstof i Tyskland. I 1897 syntetiserede den tyske kemiker Lentse hexogen - et af de mest kraftfulde og almindelige sprængstoffer i vores dag.
Udviklingen af nye sprængstoffer og eksplosive anordninger er fortsat i løbet af det sidste århundrede, og forskning i denne retning fortsætter i dag.
I 1942 modtog den amerikanske kemiker Bachmann et nyt eksplosiv svarende til hexogen, men meget kraftigere end ham. Det nye eksplosivstof hedder octogen, i sin effektivitet er et kilogram af dette eksplosivstof lig med fire kilo TNT.
I 60'erne tilbød det amerikanske firma EXCOA Pentagon et nyt hydrazinbaseret eksplosivstof, som angiveligt var 20 gange kraftigere end TNT. Men denne eksplosive havde en mærkbar minus - den absolut ubehagelige lugt af en forladt station toilet. Revisionen viste, at et nyt stof i kraft af magt overgik TNT med kun 2-3 gange, og de besluttede at nægte at bruge det. Herefter fremlagde EXCOA en anden måde at bruge et eksplosivt middel på: gør grøfter med det.
Stoffet blev trickled ned på jorden, og derefter eksploderet. Således var det på få sekunder muligt at få en fuld profilgrave uden ekstra indsats. Flere sæt eksplosivstoffer blev sendt til Vietnam til testning i kampforhold. Slutningen af denne historie var sjov: skyttegrave opnået af eksplosionen havde sådan en modbydelig lugt, at soldaterne nægtede at være i dem.
I slutningen af 80'erne udviklede amerikanerne et nyt eksplosivstof - CL-20. Ifølge nogle medierapporter er strømmen næsten tyve gange så høj som TNT. Men på grund af sin høje pris ($ 1.300 pr. 1 kg) blev den store produktion af nye sprængstoffer aldrig påbegyndt.
