Бажин В.Е. Взрыв, взрывчатые вещества, их применение

Подождите немного. Документ загружается.

тиц, играет положительную роль в процессе воспламенения жидких

топлив.

1 – оболочка; 2 – зажигательный состав; 3 – стальной сердечник;

4 – свинцовая рубашка; 5 – латунный кружок; 6 – стаканчик латунный;

7 – стальной ударник с жалом; 8 – латунный предохранитель;

9 – капсюль; 10 – железная прокладка; 11 – трассирующий состав;

12 – колечко; 13 – отверстие

а) пристрелочно-зажигательная; б) бронебойно-зажигательная;

в) бронебойно-зажигательная трассирующая

Рисунок 5.50 – Зажигательные пули

За последние годы в разных странах разработано и испытано в

малокалиберных снарядах много составов на основе окислителей-солей.

Составы этого типа полностью вытеснили белый фосфор и трассирующие

составы, которые использовались раньше в этих зажигательных средствах.

Основой большинства зажигательных составов является порошок сплава

А1-Мg (50/50), который оказался наилучшим из большого числа

испытанных порошков различных металлов и сплавов. В качестве

окислителя лучшим по эффективности и технологическим свойствам

оказался нитрат бария. Эффективность составов на его основе повышается

при добавлении к ним небольшого количества перхлората калия.

Перхлорат калия, имея одинаковое с нитратом бария содержание

активного кислорода, отличается более низкой температурой разложения.

Перхлорат аммония также использовался в составах, но, будучи довольно

чувствительным к механическим воздействиям, представляет большую

101

опасность в производстве. Перхлораты других металлов (натрия, лития),

хотя и испытывались, но широкого применения не получили из-за

большой гигроскопичности и технологических трудностей при

снаряжении изделий.

Двойные смеси из металлического горючего и окислителя в

производстве легко расслаиваются, плохо прессуются и плохо

транспортируются в автоматических аппаратах, поэтому к ним

добавляются связующие (чаще всего резинат кальция, асфальтит) и

графит, а для улучшения сыпучести добавляются стеараты кальция,

цинка, алюминия.

Основой термитно-зажигательных составов является железо-

алюминиевый термит, который входит в них в количестве от 40 % до

80 %. Термит – это механическая смесь грубодисперсного

алюминиевого порошка и железной окалины.

Характерными особенностями, отличающими горение термитов

от горения других составов, являются:

– почти полное отсутствие газообразных продуктов реакции, что

обусловливает беспламенность горения и малый радиус действия

горящего термита;

– высокая температура горения от 2400 до 2600°С;

– образование при горении расплавленных огненно-жидких

шлаков, которые могут проплавлять металлические листы;

– большая трудность воспламенения термита, особенно в

запрессованном состоянии; температура самовоспламенения его

~1300°С; для воспламенения термитов применяются специальные

переходные составы, содержащие от 40 до 60 % термита;

– тушить термит трудно, он способен гореть даже под водой.

Известны и другие виды термитов, содержащих оксиды других

металлов: марганцевый термит, хромовый и др. Наиболее эффективным

в зажигательных составах оказался железо-алюминиевый (железный)

термит.

Однако из-за указанных выше недостатков железный термит в

качестве зажигательной смеси не применяют. Его используют в

многокомпонентных термитно-зажигательных составах, в которые

наряду с термитом входят еще окислитель – соль, дополнительное

металлическое горючее и связующее. Введение в термит различных

добавок имеет целью облегчить воспламенение, создать пламя при

горении, увеличить теплоту горения, ускорить или замедлить процесс

горения, повысить механическую прочность запрессованных изделий,

улучшить текучесть и прожигающее действие шлаков и т.п.

В качестве горючей основы вязких огнесмесей – напалмов,

используются бензин и керосин, а также смеси бензина с тяжелым

моторным топливом или другими нефтепродуктами. Для приготовления

102

огнесмесей жидкое горючее на заводе, в полевой смесительной

установке или непосредственно в снаряжаемом объекте смешивают с

загустителем. Для получения огнесмесей, применяемых в ранцевых

огнеметах, добавляют от 2 до 4 % загустителя, в танковых огнеметах –

от 3 до 9 %, а в зажигательных авиабомбах или баках и в огневых

фугасах – от 3 до 12 %. Порошок загустителя растворяется при

перемешивании за время от 18 до 24 часов.

Металлизированные зажигательные смеси на основе

нефтепродуктов, называемые пирогелями, имеют более высокую

температуру горения (до 1400…1600°С). Приготовляют их, добавляя в

обычный напалм порошки металлов, тяжелые нефтепродукты (асфальт,

мазут), некоторые горючие полимеры (изобутилметакрилат,

полибутадиен) и кислородсодержащие соли (нитрат натрия). Магний

обычно вводится в виде специально разработанной пасты,

представляющей собой смесь порошка магния, окиси магния,

активированного угля, керосина и

асфальта.

Иногда к напалму добавляют щелочные металлы (например,

натрий). Такая смесь, называемая супернапалмом, самовоспламеняется

на цели, особенно в воде или на снегу, затрудняя тем самым тушение

пожаров и усиливая моральное воздействие.

Эффективность действия напалмовых смесей определяется

количеством теплоты, переданной при горении поджигаемому

материалу. Напалм легко воспламеняется, но медленно горит.

Отдельные его сгустки могут гореть от 5 до 10 минут. Плотность

напалмовых смесей составляет от 800 до 900 кг/м

. Напалм обладает

повышенной прилипаемостью к различным поверхностям, даже к

влажным.

При ударе снаряда о цель огнесмесь разбрасывается и

самовоспламеняется. По сравнению с ранцевым огнеметом реактивный

гранатомет обеспечивает большую точность и дальность действия, а

также больший коэффициент использования зажигательной смеси, так

как вся она достигает цели.

Авиацией используются зажигательные бомбы и баки. Корпус

бомбы тонкостенный, из алюминия. Для обеспечения разбрасывания и

воспламенения зажигательной смеси (напалм) бомбы снабжают

воспламенительно-разрывными зарядами и поджигающим веществом,

в качестве которого часто используется фосфор. При разрыве бомбы

зажигательная смесь разбрасывается, прилипает к предметам, в том

числе и к вертикальным поверхностям, и создает интенсивную зону

огня. При разрывах одиночных бомб создается сравнительно

небольшой очаг пожара, а при применении кассет зажигательная смесь

разбрасывается на площади в несколько сотен квадратных метров и

103

горит в течение 10…15 минут.

Напалмовые бомбы предназначают в основном для поражения

незащищенной живой силы и техники, а также для поджигания

сравнительно легко воспламеняемых объектов. Напалм, прилипая к

телу и одежде, в процессе горения быстро прожигает одежду и

вызывает сильные ожоги. При горении больших масс напалма быстро

нагревается окружающий воздух, а образование окиси углерода в

процессе горения приводит к тяжелым отравлениям.

Фосфор, его растворы и соединения с серой (сульфиды)

применяют обычно для зажжения легковоспламеняющихся

материалов. Преимущество белого фосфора перед другими

зажигательными веществами состоит в том, что он в

мелкораздробленном состоянии загорается на воздухе при обычной

температуре. При сгорании образуется желтовато-белое пламя и

выделяется много белого дыма.

Фосфорные мины и ручные гранаты оказались весьма

эффективными. Взрыв таких мин, создавая большое количество дыма,

деморализует противника. Мельчайшие брызги расплавленного

горящего фосфора, прожигая одежду, вызывают ожоги кожи. К

преимуществам белого фосфора следует отнести также способность к

повторному самовоспламенению после его тушения.

Белый фосфор – это мягкое воскоподобное вещество. Плотность

его 1830 кг/м

, температура плавления 44°С, температура кипения

290°С. Основными недостатками белого фосфора как зажигательного

вещества являются сравнительно низкая температура горения (не выше

1500°С), а также то, что заливка его в изделия во избежание

самовоспламенения производится под водой. Белый фосфор очень

ядовит, летальная доза его составляет 0,1 г. Гораздо менее активный

красный фосфор редко применяется в качестве зажигательного

вещества. В некоторых случаях, однако, зажигательные изделия

снаряжаются смесью красного и белого фосфора.

6 ПРИМЕНЕНИЕ ВВ В НАРОДНОМ ХОЗЯЙСТВЕ

Уникальное свойство взрыва – сочетание высоких давлений (от

50 до 100 ГПа) и высоких температур (от 3000 до 4000°С) обеспечило

его проникновение как в традиционные процессы, так и в создание

новых технологий в ряде отраслей народного хозяйства. Известно

явление поверхностного упрочнения стальных деталей наклепом,

путем накатки или дробеструйной обработки.

Установлено, что прохождение детонационной волны со скоростью

7…8 км/с по упрочняемой поверхности дает тоже эффект упрочнения.

На Новосибирском стрелочном заводе совместной работой

104

института гидродинамики СО РАН и ФНПЦ «Алтай» освоено

взрывное упрочнение крестовин стрелочных переводов, зубьев

экскаваторов, деталей камнедробилок, многократно увеличивающее

сроки службы.

На этом же заводе теми же авторами реализована защита

лопастей турбин ГЭС от кавитационного разрушения путем их

плакирования листами легированной стали сваркой взрывом. При

сварке взрывом скорость детонации не должна превышать скорости

звука в свариваемых металлах т.е. в некоторых случаях нужны ВВ со

скоростью

детонации около 2,6 км/с.

Для указанных целей применяются специальные

низкоимпульсные сварочные аммониты, состоящие из аммиачной

селитры, тротила и хлористого натрия. Свойства применяемых ВВ

указаны в таблице 6.1.

Таблица 6.1 – Свойства ВВ, применяемых для обработки металлов

взрывом

ВВ

Теплот

взрыва,

кДж/кг

Объе

газов,

л/кг

Плотн

ость, г/

см

Работос

пособн

ость,

см

Бриза

нтнос

ть,

мм

Крит.

слой,

мм

Скор.

детон.,

км/с

Аммон

ит АТ

3700–

3800

920–

930

0,85–

0,9

270–

285

7–8 10–20 1,5–3,8

Гексоп

ласт

ГП-

87К

5020 –

1,45–

1,50

400–

410

23–25 3–5 7,0–7,6

Было разработано смесевое ВВ пластичной структуры (смесь

гексогена с бутилкаучуком) – гексопласт ГП-87К – для упрочнения

деталей и сварки взрывом, а также для штамповки и резки металлов.

Отработана технология получения многослойных металлических

листов

с помощью взрыва. При этом взрывом соединялись листы из разных

металлов (от вольфрама до свинца), которые традиционными

способами соединить невозможно.

В конце 20-го века в России (ФНПЦ «Алтай») освоен

детонационный синтез ряда материалов, в том числе УДА

(ультрадисперсных алмазов). Метод динамического синтеза алмазов

основан на кратковременном воздействии высоких давлений и

температур на углеводородсодержащий материал с быстрым

105

последующим охлаждением образовавшейся фазы алмазов. Для этой

цели используется процесс детонации мощных ВВ (смесь тротила с

гексогеном).

Ультрадисперсные алмазы (УДА) открывают один из разделов

нанотехнологий будущего. С помощью УДА упрочняются лезвийно-

режущие и буровые инструменты, инструменты для суперфинишной

обработки материалов.

В космонавтике для перевода космического объекта на новую

траекторию полета и для его посадки используются тормозные

устройства в виде двигателей на твердом топливе. Этот принцип

внедряется для торможения большегрузных морских судов. Танкер,

водоизмещением порядка 30…50 тыс. тонн, гасит скорость до

величины, необходимой при подходе к пирсу, якорной стоянке при

реверсе винтов на расстоянии 5 км. Установка в носовой части танкера

твердотопливного ракетного двигателя гасит скорость намного

эффективнее. Ракетный двигатель на смесевом твердом топливе,

установленный вертикально, способен газовой струей выполнять в

грунте шурф глубиной от 10 до 20 м, который может использоваться

как колодец.

Известно широкое применение ВВ для тушения пожаров,

особенно лесных, путем создания лесных просек либо создания

минерализованных полос перед фронтом огня. Широко применяются

ВВ при тушении пожаров на газовых и нефтяных скважинах, а также в

противоградовой и противолавинной службах.

Кроме того, в промышленности для тушения пожаров

используются установки БАПС, в которых вода к очагу пожара

подается из хранилища под давлением, создаваемым за счет сгорания в

нем порохового или твердотопливного заряда.

В современных огнетушителях порошкового типа используются

твердотопливные генераторы холодного газа для подачи порошка в

зону горения.

ВВ применяются в местах добычи нефти:

1) для перфорации обсадных труб, открывающих поступление

нефти на откачку;

2) с помощью пороховых и твердотопливных зарядов

восстанавливаются нефтяные скважины, долгое время не

эксплуатируемые. При этом может быть увеличен их дебет за счет

увеличения пластового давления при сжигании порохового заряда.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Взрыв (химический) представляет собой специфический вид

химического (взрывчатого) превращения, характеризующийся

106

выделением довольно большого количества энергии за очень малый

промежуток времени. Явление взрыва является уникальным и нашло

определённое применение в различных сферах человеческой

деятельности. Взрыв используется как для разрушения, так и для

созидания. Для проявления эффекта взрыва используют, как правило,

взрывчатые вещества.

Взрывчатые вещества – это вещества, способные при

определённых условиях к взрывчатому превращению. Такие вещества

характеризуются определёнными специфическими свойствами,

например, чувствительностью, что предопределяет правила обращения

с ними при производстве и использовании. Взрывчатые вещества

наиболее часто используют в составе зарядов, а для военных целей – в

составе боеприпасов.

Боеприпасы (артиллерийские) представляют собой комплекты

средств, предназначенные для разового воспроизведения явления

управляемого взрыва и концентрации энергии взрыва в заданном

направлении. Боеприпасы применяются, как правило, для

разрушительных целей. Виды боеприпасов определяются их

назначением.

В данном учебном пособии описаны, главным образом,

конструкции боеприпасов для наземного использования. К таким

боеприпасам отнесены капсюли, снаряды, гранаты, мины, а также

комплектные винтовочные патроны и артиллерийские выстрелы. В

пособии дано представление об общих принципах конструкций

основных, преимущественно, артиллерийских боеприпасов.

В то же время материал пособия не претендует на абсолютную

полноту представления всех конструкций современных боеприпасов.

Из-за малого объема пособия вне сферы освещения остались такие

виды боеприпасов, как авиационные бомбы, управляемые реактивные

снаряды, системы залпового огня, минно-торпедные морские

боеприпасы, боеприпасы высокоточного оружия и прочие. Не

изложена также специфика устройства зарядов промышленных

взрывчатых веществ.

Однако совокупность представленных в настоящем пособии

сведений о взрыве, взрывчатых веществах, их применении в составе

боеприпасов позволяет сформировать довольно полную картину о

состоянии и специфике отрасли производства боеприпасов –

специальной химии. Это позволяет подготовить будущих специалистов

к усвоению систем более сложных знаний, связанных с аппаратурно-

технологическим оформлением всех стадий, как производства

взрывчатых веществ, так и снаряжения боеприпасов. Есть основания

надеяться, что настоящее пособие успешно выполняет данную роль.

107

Литература

1. Орлова, Е.Ю. Химия и технология бризантных взрывчатых

веществ / Е.Ю. Орлова. – М.: Оборонгиз, 1960. – 396 с.

2. Горст, А.Г. Пороха и взрывчатые вещества / А.Г. Горст. – М.:

Оборонгиз, 1959. – 186 с.

3. Генералов, М.Б. Основные процессы и аппараты технологии

промышленных взрывчатых веществ / М.Б. Генералов. – М.:

Академкнига, 2004. – 396 с.

4. Дубнов, Л.В. Промышленные взрывчатые вещества / Л.В.

Дубнов, Н.С. Бахаревич, А.И. Романов. – М.: Недра, 1988. – 358 с.

5. Научно-технический сборник боеприпасы – М.: Химмаш. –

№ 3. – 2000. – 88 с.

6. Дементьева, Д.И. Введение в технологию энергонасыщенных

материалов: учебное пособие / Д.И. Дементьева и др.. – Бийск:

АлтГТУ, 2004. – 212 с.

7. Верещагин, А.Л. Ультрадисперсные алмазы детонационного

синтеза: учебное пособие / А.Л. Верещагин. – Барнаул: Изд-во

АлтГТУ, 2001. – 138 с.

8. Покровский, Г.И. Действие удара и взрыва в деформируемых

средах / Г.И. Покровский, И.С. Федоров. – М.: ГИстройматериалы,

1957. – 276 с.

9. Бессараб, М. Формула счастья Ландау / М. Бессараб. – М.:

Терра, 1960. – 304 с.

10. Генералов, М.Б., Химические реакторы производств

нитропродуктов: учебное пособие для вузов / М.Б. Генералов, В.С.

Силин; под ред. М.Б. Генералова. – М.: ИКЦ «Академкнига», 2004. –

392 с.

11. Тиньков, О.В. Техника автоматизированного производства

энергонасыщенных материалов и изделий: учебное пособие /

О.В. Тиньков. – М.: МГУИЭ, 2004. – 442 с.

12. Шидловский, А.А. Основы пиротехники: учебное пособие для

хим.-технол. спец. вузов / А.А. Шидловский. – М.: Машиностроение,

1973. – 320 с.

13. Андреев, К.К. Теория взрывчатых веществ / К.К. Андреев. –

М.: Оборонгиз, 1960. – 595 с.

14. Лаврентьев, И.А. Проблемы гидродинамики и их

математические модели / И.А. Лаврентьев. – М.: Наука, 1977. – 408 с.

108

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ...................................................................................................3

1 ПОНЯТИЕ О ВЗРЫВЕ, ХИМИЧЕСКИЙ ВЗРЫВ.................................4

2 ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ...........................8

2.1 Чувствительность ВВ к тепловому импульсу..................................8

2.2 Чувствительность ВВ к механическому импульсу.......................11

2.3 Чувствительность ВВ к детонационному импульсу.....................16

3 ГОРЕНИЕ И ДЕТОНАЦИЯ....................................................................18

3.1 Горение газообразных и конденсированных ВВ...........................18

3.2 Возникновение и распространение детонации..............................24

4 КУМУЛЯТИВНОЕ ДЕЙСТВИЕ ВЗРЫВА...........................................30

5 КЛАССИФИКАЦИЯ ВВ........................................................................39

5.1 Первичные инициирующие ВВ (ИВВ)...........................................39

5.2 Бризантные ВВ (БВВ)......................................................................43

5.3 Метательные ВВ, пороха.................................................................65

5.4 Применение порохов в стрелковом вооружении...........................66

5.5 Пиротехнические составы и изделия..............................................74

6 ПРИМЕНЕНИЕ ВВ В НАРОДНОМ ХОЗЯЙСТВЕ.............................99

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.........................................................................................101

Литература.................................................................................................102

109

Учебное издание

Бажин Василий Егорович

Даньков Виктор Семенович

Орлова Зинаида Владимировна

Дунин Максим Сергеевич

Светлов Сергей Алексеевич

Куничан Владимир Александрович

Фролов Виктор Савельевич

Чащилов Дмитрий Викторович

Бажина Елена Алексеевна

ВЗРЫВ, ВЗРЫВЧАТЫЕ ВЕЩЕСТВА, ИХ ПРИМЕНЕНИЕ

Редактор Идт Л.И.

Корректор Малыгина И.В.

Технический редактор Малыгина Ю.Н.

Подписано в печать 14.07.08. Формат 60х84 1/16.

Усл. п. л. 6,05. Уч.-изд. л. 6,50.

Печать – ризография, множительно-копировальный

аппарат «RISO TR -1510»

Тираж 125 экз. Заказ 2008-57.

Издательство Алтайского государственного

технического университета

656038, г. Барнаул, пр-т Ленина, 46

Оригинал-макет подготовлен ИИО БТИ АлтГТУ

Отпечатано в ИИО БТИ АлтГТУ

659305, г. Бийск, ул. Трофимова, 27

110