Краткие сведения о конденсированных взрывчатых веществах

Химическое превращение взрывчатых веществ (ВВ), протекающее в чрезвычайно короткий промежуток времени, называют взрывчатым превращением, а сам процесс превращения - взрывом.

Для взрыва характерны следующие особенности:

- большая скорость химического превращения;

- большое количество газообразных продуктов;

- мощное дробящее (бризантное) действие;

- сильный звуковой эффект.

В зависимости от области применения ВВ подразделяются на четыре группы:

1) инициирующие, используемые в капсюлях, электровоспламенителях, пиропатронах и других устройствах, предназначенных для возбуждения взрывчатого превращения зарядов бризантных ВВ, порохов и пиротехнических составов; характерная особенность инициирующих ВВ состоит в том, что для возбуждения их взрыва необходимо незначительное внешнее воздействие (удар, нагрев и др.);

2) бризантные, которые служат в качестве разрывных зарядов боевых частей средств поражения и в подрывных средствах. В отличие от инициирующих ВВ они обладают меньшей восприимчивостью к внешним воздействиям. Основным видом взрывчатого превращения бризантных ВВ является детонация, которая вызывается обычно действием взрыва инициирующих ВВ (в зависимости от состава бризантных ВВ различают однородные химические соединения и взрывчатые смеси);

3) пороха, используемые в качестве метательного средства в артиллерийском оружии, твердого топлива в ракетных двигателях, а также в вышибных зарядах кассетных боеприпасов и огневых цепях взрывателей. Основным видом взрывчатого превращения порохов является горение (в зависимости от физической структуры пороха разделяются на две группы: смесевые и нитроцеллюлозные - бездымные);

4) пиротехнические составы, применяемые для снаряжения пиротехнических средств (осветительных, трассирующих, дымовых, зажигательных и др.). Представляют собой, как правило, механические смеси неорганических окислителей с органическими и металлическими горючими и цементирующими добавками. Основным видом взрывчатого превращения этих смесей является горение. Однако многие из них при определенных условиях способны к детонации и обладают сравнительно высокой чувствительностью к внешним воздействиям.

Для возбуждения (инициирования) взрывчатого превращения ВВ требуется сообщить ему с определенной скоростью необходимое количество энергии, которая может быть передана одним из следующих способов:

· механическим (удар, накол, трение);

· тепловым (искра, пламя, нагревание);

· электрическим (нагревание, искровой разряд);

· химическим (реакции с интенсивным выделением тепла);

· взрывом другого заряда ВВ (взрыв капсюля-детонатора или соседнего заряда).

Основными характеристиками ВВ являются:

· чувствительность;

· стойкость;

· теплота взрыва;

· бризантность;

· фугасность (работоспособность).

Чувствительность - способность ВВ к взрывчатым превращениям под влиянием внешних воздействий.

Чувствительностьявляется одной из важнейших характеристик ВВ, определяющей возможность и условия их практического использования.

Внешнее воздействие, результатом которого является взрывчатое превращение, называется начальным или инициирующим импульсом. Численной мерой чувствительности ВВ служит минимальная величина начального импульса, которая требуется для возбуждения их взрыва. Инициирование взрыва в заряде ВВ может быть произведено различными способами. В соответствии с этим различают следующие виды начальных импульсов: тепловой, механический, электрический, взрывной (детонационный).

Наибольшее влияние на чувствительность ВВ оказывают плотность заряда и примеси. С увеличением плотности заряда чувствительность уменьшается.

Примеси, повышающие чувствительность, называются сенсибилизаторами. К ним относятся мелкое стекло, песок, металлический порошок и другие вещества, частицы которых имеют острые грани, обладающие высокой твердостью и температурой плавления.

Примеси, понижающие чувствительность ВВ, называются флегматизаторами. В качестве флегматизаторов ВВ применяются парафин, воск, вазелин и другие вещества, способные покрывать поверхность кристаллов ВВ тонкой эластичной пленкой.

Стойкость - способность ВВ сохранять свои свойства в условиях длительного хранения.

Под действием влаги, колебаний температуры, химических превращений ВВ могут изменять свои физико-химические и взрывчатые свойства.Взрывчатые вещества по своей природе являются химическими соединениями, относительно малоустойчивыми, поэтому в процессе хранения они неизбежно разлагаются.

Изменение химической структуры зарядов ВВ можно обнаружить после нескольких лет хранения в обычных условиях, но скорость химического разложения ВВ сильно зависит от температуры заряда. При повышении температуры на 10°С скорость разложения увеличивается в два-три раза.

Химическое разложение ВВ сопровождается выделением тепла, которое при высокой температуре заряда может явиться причиной так называемого теплового взрыва. Тепловой взрыв происходит, если скорость тепловыделения при реакции разложения будет превышать скорость отвода тепла во внешнюю среду.

Для оценки способности ВВ выдерживать действие высоких температур применяется специальная характеристика, называемая термостойкостью ВВ. Характеристикой термостойкости ВВ служит продолжительность пребывания заряда под воздействием определенной температуры без теплового взрыва. (При наружной подвеске средств поражения на сверхзвуковые самолеты температура их зарядов за счет кинетического нагрева может достигать более 300°С).

Теплота взрыва - это количество тепла, которое выделяется при взрыве одного килограмма ВВ. Чем больше теплота взрыва, тем больше его разрушающее действие. У взрывчатых веществ, применяемых для изготовления разрывных зарядов, теплота взрыва лежит в пределах 3,5…7,5х10⁶ Дж/кг.

Бризантность - способность ВВ к местному разрушающему действию, которое является результатом резкого удара продуктов взрыва. Бризантное действие проявляется лишь на близких расстояниях от места взрыва, где давление продуктов взрыва достаточно велико. За счет бризантного действия происходит измельчение, пробивание или дробление среды, соприкасающейся с зарядом ВВ (в частности, дробление корпусов боевых частей на осколки).

Фугасность - способность ВВ к разрушающему действию за счет расширения продуктов взрыва до сравнительно невысоких давлений и прохождения по среде ударной волны. Фугасное действие проявляется в форме раскалывания и отбрасывания среды, в которой происходит взрыв. Непосредственное воздействие продуктов взрыва на окружающую среду и находящиеся в ней предметы проявляется при взрыве в воздухе на расстояниях от центра взрыва, не превышающих 10-12 радиусов сферического заряда.

Воздействие продуктов взрыва на окружающую среду (воздух, вода, грунт) приводит к образованию в среде ударной волны.

Ударной волной называется область повышенного давления, плотности и температуры, распространяющаяся в среде со сверхзвуковой скоростью. Ударные волны возникают при взрыве только в сжимаемой среде (воздух, вода, грунт, металл и др.).

Ударная волна образуется газообразными продуктами взрыва, которые, расширяясь, производят резкий удар по окружающей среде. В результате такого удара прилегающий к заряду слой окружающей среды сжимается и, стремясь расшириться, сжимает следующий слой и т. д. Одновременно со сжатием в слоях среды происходит резкое повышение давления - скачок давления, и вся масса сжатой среды приходит в движение в направлении от центра взрыва.

Граница, отделяющая невозмущенную среду от среды, подвергшейся воздействию ударной волны, называется фронтом ударной волны.

Краткая характеристика взрывчатых веществ

Тротил (тринитротолуол, тол, ТНТ) -белое кристаллическое вещество, желтеющее на свету и горькое на вкус. Температура затвердевания 80,6… 80,85°C. Плотность 1.66 г/см³. К удару, трению и тепловому воздействию тротил малочувствителен. При поджигании на воздухе тротил горит коптящимся пламенем без взрыва. Детонация и взрыв возможны при горении большого количества тротила. Безотказно действует от капсюля-детонатора КД №8. Является основным ВВ и выпускается в виде стандартных прессованных шашек 400г (100х50х50 мм), 200г (100х50х25 мм) и 75г (шириной 30 мм и длиной 70 мм). Шашки 200г и 400г применяют для изготовления зарядов необходимой массы, а 75г – для разработки грунтов и скальных пород. От прострела обычной пулей шашки не взрываются и не загораются.

Пластичное ВВ – однородная тестообразная масса светло-кремового цвета. В воде нерастворимо. Легко деформируется усилием рук до требуемой формы. К удару и трению малочувствительно. Горит энергично, без взрыва. Детонирует от КД №8. Выпускается в виде брикетов массой 1 кг (145х70х70 мм).

Гексаген – мелкокристаллическое ВВ белого цвета, нерастворимое в воде. Может взрываться от горения и прострела пулей.

ТЭН (тетранитрат пентаэритрита, пентрит) - белый кристаллический порошок с кристаллами не более 1,25 мм. Плотность 1,77 г/см^З, температура плавления 141,3°С (технического продукта не ниже 139°С). ТЭН нерастворим в воде, легко растворим в этаноле, ацетоне и других органических растворителях. Скорость детонации 7900 м/с при плотности 1,62 г/см^З. Теплота взрыва 5866 кДж/кг (1400 ккал/кг). Чувствительность к удару - 100% (по стандартной пробе). Для снижения чувствительности ТЭН используют в сплавах с различными нитропроизводными. ТЭН широко применяется для изготовления детонирующих шнуров, средств инициирования, для снаряжения боеприпасов в смеси с другими ВВ.

Взрывчатые соединения на основе аммиачной селитры

Широко распространенными ВВ и, наверное, самыми дешевыми и безопасными, являются соединения на основе аммиачной селитры (аммиачно-селитренные ВВ - АСВВ), в которых селитра (NH₄NO₃) является окислителем, а примесь - горючим. Примесь может быть как взрывчатой (АСВВ называются аммонитами), так и не взрывчатой (древесная мука, жмых, пек) – АСВВ называются динамонами.

Разновидности АСВВ:

· аммонал - АСВВ, в состав которого входит: аммиачная селитра - 75%, уголь - 20%, алюминиевая пудра - 5%. Впрочем, состав можно сильно варьировать в ту или иную сторону. Французский аммонал: 86 % аммиачной селитры, 6 % стеариновой кислоты, 8% алюминиевой пудры;

· аммонит(А-80 и А-50): 79% аммиачной селитры, 21% TНТ. Содержит нитросоединения (тротил, гексаген) или нитроэфиры. Иногда в состав аммонита входят соли – пламегасители и вещества, повышающие водоустойчивость (стеараты железа, кальция, цинка, мел, крахмал и др.). Брикеты аммонита безопасны в обращении, взрываются только от промежуточного заряда;

· нафтенит: 94,1% аммиачной селитры, 4% дизельного топлива, 1,9% угля древесного. Минимальный инициирующий заряд - 20 г тротила;

· пермон: 94% аммиачной селитры, 6% дизельного топлива
или: 93% аммиачной селитры, 7% древесного угля;

· динафталит – стехиометрическая смесь аммиачной селитры (88%) и динитронафталина (12%);

· акваниты - водонаполненные пластичные ВВ на основе аммиачной селитры и тротила. Малочувствительны к механическим воздействиям. Применяют в шахтах и рудниках, не опасных по газу и пыли. Разновидности акванитов: акватолы (содержат тротил, алюминий, воду, аммонийную селитру (NH₄NO₃), натронную селитру (NaNO₃) и ифзаниты (содержат гранулированный алюмотол, воду, NH₄NO₃). Применяются для взрывных работ;

· амматолы– смеси, содержащие 30 – 80% NH₄NO₃ и 70 – 20% тротила;

· детониты - мощные аммиачно-селитренные ВВ, содержащие 6-15% нитроглицерина и других нитроэфиров. Водоустойчивы;

· динамоны - простейшие патронированные взрывчатые вещества, смеси тонкодисперсной аммиачной селитры с легко окисляющимися горючими добавками (опилки и др.). Чувствительны к огню, неводоустойчивы;

· гранулиты - группа простейших взрывчатых веществ, в которых гранулы аммиачной селитры пропитаны жидким горючим и опудрены древесной мукой или алюминиевой пудрой. Мало чувствительны к механическим воздействиям. Применяются для взрывных работ, кроме шахт, опасных по газу и пыли;

· игданиты- изготавливаются на месте проведения взрывных работ; состоят из 5-7% дизельного топлива или солярового масла и гранулированной NH₄NO₃. Неводоустойчивы.

Заряды ВВ взрывают огневым и электрическим способами.

Для взрывания огневым способом применяют капсюли-детонаторы (КД), огнепроводный шнур, а также зажигательные трубки.

Скорость горения огнепроводного шнура на воздухе составляет примерно 1 см/с (в воде шнур горит на глубине до 5м). Время его горения указывается на бирке. Перед употреблением огнепроводного шнура проверяют скорость его горения – отрезок 60см должен гореть 60-70с.

Детонирующий шнур (красного цвета) предназначен для одновременного подрыва нескольких зарядов. Взрывается он со скоростью не менее 6500м/с.

Приложение 9