Приведенными примерами не исчерпывается все многообразие случаев практического использования ВВ. Способы и область применения ВВ постоянно совершенствуются одновременно с разработкой новых ВВ, обладающих более эффективными взрывчатыми свойст-вами.
2 ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕОРИИ ВЗРЫВЧАТЫХ
ВЕЩЕСТВ
2.1 Основные типы взрывчатых веществ и их классификация
Взрывчатые вещества весьма разнообразны по своему химическому составу, физическим свойствам и агрегатному состоянию. Известно много ВВ, представляющих собой твердые, жидкие и газообразные вещества. В принципе взрывчатым веществом может быть любая смесь горючего с окислителем. Самое древнее ВВ – дымный порох, который представляет собой смесь двух горючих (уголь и сера) с окислителем (калиевая селитра). Другой вид подобных смесей – оксиликвиты – представляют собой смесь тонкодисперсного горючего (мох, опилки и т.д.) с жидким кислородом.
Необходимым условием получения ВВ из горючего и окислителя является их тщательное перемешивание. Однако как бы тщательно не были перемешаны составные части смеси, невозможно добиться такой равномерности состава, при которой с каждой молекулой горючего соседствовала бы молекула окислителя. Поэтому в механических смесях скорость химической реакции при взрывном превращении никогда не достигает максимального значения. Такого недостатка не имеют взрывчатые химические соединения, в молекулу которых входят атомы горючего (углерода, водорода) и атомы окислителя (кислорода).
К взрывчатым химическим соединениям, молекулы которых содержат атомы горючих элементов и кислорода, относятся сложные азотнокислые эфиры многоатомных спиртов, так называемые нитроэфиры, и нитросоединения ароматических углеводородов.
Взрывчатые вещества по своим свойствам делятся на инициирующие, бризантные и метательные. В некоторых случаях говорят соответственно о первичных, вторичных ВВ и порохах.
Характерной особенностью инициирующих ВВ (ИВВ) является их способность детонировать под влиянием простого внешнего импульса (луча огня, удара, трения и т.д.), тогда как для детонации бризантных ВВ (БВВ) требуется предварительный взрыв инициирующего ВВ. Деление ВВ на инициирующие и бризантные до некоторой степени условно. Так, для ряда ИВВ можно создать такие условия, при которых горение не переходит в детонацию, т.е. ИВВ ведут себя как бризантные ВВ. И наоборот, некоторые бризантные ВВ в особых условиях воспламенения через сравнительно короткое время детонируют, т.е. ведут себя как инициирующие ВВ. Как в первом, так и во втором случаях требуются особые условия.
Способность ИВВ детонировать от простого импульса требует чрезвычайно осторожного обращения с ними и, что особенно важно, при работе с ними не пользоваться большими количествами единовременно.
Пороха, благодаря особенностям своей структуры, а именно
однородности и монолитности пороховых элементов, обеспечивают устойчивое и равномерное горение. Даже при давлениях от 4000 до 5000 атмосфер пороха устойчиво горят не детонируя. Однако при достаточном начальном импульсе можно вызвать также и детонацию порохов. Таким образом, хотя три группы ВВ и выполняют различные функции, однако органического различия между ними нет.
Ниже приведены общие характеристики некоторых представителей ИВВ, БВВ и порохов, наиболее широко используемых в военных и промышленных целях.
Инициирующие взрывчатые вещества
Гремучая ртуть Hg(OCN)2 - кристаллическое вещество белого или серого цвета с плотностью 4,307 г/см3. Заряд гремучей ртути в прессованном виде (давление прессования 300 кг/см2) имеет плотность, равную 3,3 г/см3. При действии луча огня гремучая ртуть воспламеняется, но горение быстро переходит в детонацию. При увеличении давления прессования условия перехода горения гремучей ртути в детонацию ухудшаются. Запрессованная под давлением более 800 кг/см2 в корпусе гильзы капсуля-детонатора №8 гремучая ртуть сгорает без детонации (явление перепрессовки гремучей ртути). Увлажнение её резко снижает чувствительность к внешним воздействиям. В присутствии влаги гремучая ртуть взаимодействует с металлическим алюминием, поэтому ее не прессуют в алюминиевую оболочку.
Гремучая ртуть достаточно чувствительна к лучу огня. Применяется для снаряжения капсулей-детонаторов и в ударных составах для снаряжения капсулей-воспламенителей.
Азид свинца Pb(N3)2 - кристаллическое вещество белого цвета с плотностью 4,71 г/см3. Плотность прессованного заряда азида свинца 3,9 г/см3.
Азид свинца под влиянием внешнего воздействия детонирует без предварительного горения. Благодаря этой особенности азид свинца в отличие от гремучей ртути не перепрессовывается и при увлажнении практически не теряет чувствительности к внешним воздействиям. Взаимодействует с металлической медью, образуя особо чувствительный к механическим воздействиям азид меди. Процесс образования азида меди ускоряется в присутствии влаги и углекислоты воздуха.
С металлическим алюминием азид свинца не реагирует.
Азид свинца применяется для снаряжения капсулей-детонаторов, однако вследствие относительно малой чувствительности азида свинца к лучу огня при снаряжении капсулей-детонаторов поверх слоя азида свинца всегда присутствует небольшой слой более чувствительного к лучу огня тринитрорезорцината свинца (тенереса).
Тенерес (ТНРС, тринитрорезорцинат свинца, стифнат свинца) C6H(NO2)3O2Pb - кристаллическое вещество желтого цвета с плотностью 3,1 г/см3. Хотя ТНРС и относят к разряду инициирующих ВВ, однако переход горения в детонацию в его зарядах происходит только при насыщенной плотности, причем и в этом случае предварительно сгорает сравнительно большая для инициирующих ВВ масса вещества (0,5 г в корпусе гильзы капсуля-детонатора №8).
ТНРС весьма чувствителен к лучу огня и поэтому применяется в капсулях‑детонаторах, снаряженных азидом свинца, чтобы облегчить воспламенение последнего. Применяется в ударных составах для снаряжения капсулей-воспламенителей.
Бризантные взрывчатые вещества
Тротил (ТНТ, тол, тринитротолуол) C6H3(NO2)3СН3 - кристаллический продукт бледно-желтого цвета с плотностью 1,66 г/см3, температурой плавления 80,8 °С. Насыпная плотность тротила примерно
0,9 г/см3, плотность литых зарядов примерно 1,56 г/см3.
Тротил представляет собой пластичное вещество, легко поддающееся прессованию (в заводских условиях получают заряды плотностью 1,60 г/см3). Тротил малочувствителен к механическим воздействиям. Заряды тротила в литом виде не детонируют от капсуля‑детонатора №8. Промышленностью выпускается как кристаллический, так и чешуированный тротил.
Тротил является одним из основных бризантных ВВ и применяется для снаряжения различных боеприпасов как в чистом виде (прессованием, заливкой, шнекованием), так и в смесях с аммиачной селитрой и другими веществами.
Тетрил (тринитрофенилметилнитрамин) С6H2(NO2)3NCH3NO2 – кристаллическое вещество желтого цвета с плотностью 1,72 г/см3. Температура затвердевания тетрила 128,7 оС. Тетрил достаточно пластичен, поэтому прессованием удается получить изделие с плотностью до 1,67 г/см3. Скорость детонации тетрила выше, чем скорость детонации тротила. Тетрил заметно более чувствителен к внешним воздействиям, чем тротил. Применяется для снаряжения капсулей‑детонаторов в качестве вторичного заряда, а также в виде прессованных шашек в качестве промежуточного детонатора для усиления действия капсуля‑детонатора.
Гексоген (циклотриметилентринитроамин) C3H6N6O6 – белое кристаллическое вещество с плотностью 1,8 г/см3. При температуре
203,5 оС плавится с разложением. Гексоген относится к группе мощных бризантных ВВ. Скорость детонации гексогена лежит выше скорости детонации тротила и тетрила. Гексоген чувствителен к внешним воздействиям, поэтому для снаряжения боеприпасов применяется не в чистом виде, а с добавлением различных флегматизаторов. Гексоген применяется в смесях с другими, менее чувствительными бризантными ВВ, а также как вторичный заряд для снаряжения капсулей‑дето-наторов.
ТЭН (пентаэритриттетранитрат) C(CH2ONO2)4 – белое кристаллическое вещество с плотностью 1,77 г/см3 и температурой плавления 141 оС. Прессуется ТЭН трудно (расслаивается при высоких давлениях прессования). Относится, как и гексоген, к мощным бризантным ВВ. ТЭН более чувствителен, чем гексоген, к внешним воздействиям.
В герметичной оболочке горение ТЭН сравнительно легко переходит в детонацию. Применяется для изготовления детонирующих шнуров и снаряжения капсулей-детонаторов в качестве вторичного заряда, в флегматизированном виде – для снаряжения мелкокалиберных зарядов.
Метательные взрывчатые вещества (пороха)
Характерное отличие порохов от ВВ заключается в том, что горение не переходит в процесс детонации даже при больших плотностях заряжания. Однородная структура и высокая плотность пороховых зерен обеспечивают их устойчивое и равномерное горение.
Черный порох (дымный порох) представляет собой смесь 75 % селитры, 10 % серы и 15 % угля. Однородная масса черного пороха имеет плотность 1,5-1,6 г/см3, а для прессованных образцов до
1,7-1,9 г/см3. Дымный порох легко воспламеняется от луча огня и чувствителен к механическим воздействиям. Применяется для изготовления огнепроводного шнура, а также в качестве воспламенительных зарядов при воспламенении бездымного пороха.