Daugeliui istorijos istorijoje žmogus naudojosi visų rūšių šaltais ginklais, kad sunaikintų savo rūšį, pradedant nuo paprasto akmens kirvio iki labai pažengusio ir sunkiai gaminamo metalo įrankių. Apie XI-XII a. Europoje pradėjo naudoti ginklus, taigi žmonija susipažino su svarbiausiais sprogmenimis - juodaisiais milteliais.
Tai buvo posūkis karinėje istorijoje, nors šaulių ginklams prireikė dar aštuonių šimtmečių, kad iš mūšio laukų būtų visiškai priversti smarkiai nupjautą plieną. Lygiagrečiai patrankų ir skiedinių pažangai išsivystė sprogmenys - ne tik šautuvai, bet ir visos kompozicijos artilerijos kevalams ar sausumos minoms. Naujų sprogmenų ir sprogstamųjų prietaisų plėtra mūsų dienomis tęsiasi aktyviai.
Šiandien žinoma daugybė sprogmenų. Be karinių poreikių, kasybos, kelių ir tunelių statybos srityje aktyviai naudojami sprogmenys. Tačiau, prieš kalbant apie pagrindines sprogmenų grupes, būtina išsamiau paminėti sprogimo metu vykstančius procesus ir suprasti sprogmenų veikimo principą (HE).
Sprogmenys: kas tai?
Sprogstamosios medžiagos yra didelė cheminių junginių grupė arba mišiniai, kurie, veikiant išorės veiksniams, gali greitai, savarankiškai palaikyti ir nekontroliuojamai reaguoti su dideliu energijos kiekiu. Paprasčiau tariant, cheminis sprogimas yra molekulinių ryšių energijos konversijos į šiluminę energiją procesas. Paprastai jo rezultatas yra didelis karšto dujų kiekis, kuris atlieka mechaninį darbą (smulkinimas, sunaikinimas, judėjimas ir tt).
Sprogmenų klasifikacija yra gana sudėtinga ir paini. Sprogmenys apima medžiagas, kurios skaidosi ne tik sprogimo (detonacijos) procese, bet ir lėtai arba greitai. Pastaroji grupė apima miltelius ir įvairių tipų pirotechnikos mišinius.
Apskritai „detonacijos“ ir „deflagracijos“ (deginimo) sąvokos yra svarbiausios siekiant suprasti cheminio sprogimo procesus.
Detonacija - greitas (viršgarsinis) suspaudimo priekinės dalies plitimas kartu su egzotermine reakcija sprogioje medžiagoje. Tokiu atveju cheminiai transformacijos vyksta taip greitai, ir toks kiekis šiluminės energijos ir dujinių produktų išsiskiria, kad cheminėje medžiagoje susidarytų smūginė banga. Detonacija - tai greičiausias procesas, kurį galima pasakyti, kad cheminė sprogimo reakcija yra panašus į laviną.
Deflagracija arba degimas yra redoksinės cheminės reakcijos tipas, kurio metu jos priekinė juda medžiagoje dėl įprastinio šilumos perdavimo. Tokios reakcijos yra gerai žinomos visiems ir dažnai randamos kasdieniame gyvenime.
Įdomu, kad sprogimo metu išleista energija nėra tokia didelė. Pavyzdžiui, kai 1 kg trotilo yra detonuojama, ji išsiskiria kelis kartus mažiau nei tada, kai sudegina 1 kg anglies. Tačiau, sprogus, jis atsiranda milijonais kartų greičiau, visa energija išleidžiama beveik akimirksniu.
Pažymėtina, kad sprogimo sklidimo greitis yra svarbiausia sprogmenų savybė. Kuo didesnis jis yra, tuo efektyvesnis sprogimo mokestis.
Norėdami pradėti cheminio sprogimo procesą, reikia išorinio veiksnio, jis gali būti kelių tipų:
- mechaniniai (punkcija, smūgis, trintis);
- cheminė medžiaga (cheminės medžiagos reakcija į sprogstamąjį krūvį);
- išorinis detonavimas (sprogimas netoli sprogmens);
- šiluma (liepsna, šiluma, kibirkštis).
Pažymėtina, kad skirtingi sprogmenų tipai turi skirtingą jautrumą išoriniams poveikiams.
Kai kurie iš jų (pvz., Juodieji milteliai) gerai reaguoja į šiluminį poveikį, tačiau tuo pačiu metu jie beveik nereaguoja į mechaninius ir cheminius. Ir detonuoti TNT reikia tik detonacijos. Apsvaiginantis gyvsidabris smarkiai reaguoja į bet kokį išorinį stimulą, ir yra keletas sprogmenų, kurie detonuoja be jokios išorinės įtakos. Tokių „sprogstamųjų“ sprogmenų praktinis panaudojimas yra tiesiog neįmanoma.
Pagrindinės sprogmenų savybės
Pagrindiniai yra šie:
- sprogimo produktų temperatūra;
- sprogimo karštis;
- detonacijos greitis;
- brizantnost;
- sprogstamumą.
Paskutiniai du punktai turėtų būti aptariami atskirai. Sprogstamosios sprogstamosios medžiagos - tai gebėjimas sunaikinti aplinką (uolą, metalą, medieną). Ši savybė labai priklauso nuo sprogmens buvimo vietos (šlifavimo laipsnis, tankis, vienodumas). Brisance priklauso nuo sprogmenų detonacijos greičio - kuo didesnė, tuo sprogstamoji medžiaga gali sutraiškyti ir sunaikinti aplinkinius objektus.
Sprogstamosios sprogstamosios medžiagos paprastai naudojamos artilerijos kevalams, bomboms, kasykloms, torpedoms, granatoms ir kitiems šaudmenims aprūpinti. Tokio tipo sprogstamoji medžiaga yra mažiau jautri išoriniams veiksniams, todėl norint pakenkti tokiam sprogmenų krūviui, būtina išorinė detonacija. Priklausomai nuo jų destruktyviosios galios, sprogdinimo sprogmenys skirstomi į:
- Didesnė galia: heksogenas, tetrilas, oksogenas;
- Vidutinė galia: TNT, melinitas, plastidas;
- Sumažinta galia: sprogmenys, kurių sudėtyje yra amonio nitrato.
Kuo didesnis sprogmenų sprogumas, tuo geriau ji sunaikins bombų ar šūvio kūną, suteiks fragmentui daugiau energijos ir sukurs galingesnę šoko bangą.
Ne mažiau svarbi sprogmenų savybė yra jos sprogstamumas. Tai yra labiausiai paplitusi sprogmenų charakteristika, ji rodo, kaip tai ar sprogstamoji medžiaga turi destruktyvų gebėjimą. Sprogumas tiesiogiai priklauso nuo sprogimo metu susidarančių dujų kiekio. Pažymėtina, kad didelio sprogumo ir didelio sprogumo paprastai nėra tarpusavyje susiję.
Didelis sprogumas ir sprogdinimas nustato, ką mes vadiname sprogimo galia ar jėga. Tačiau įvairiais tikslais būtina pasirinkti tinkamas sprogmenų rūšis. „Brizantnosti“ yra labai svarbus kriauklėms, kasykloms ir oro bomboms, tačiau sprogmenys, turintys didelį sprogumo lygį, yra tinkamesni kasybai. Praktiškai sprogmenų pasirinkimas yra daug sudėtingesnis, ir norint pasirinkti tinkamą sprogmenį, reikia atsižvelgti į visas jo savybes.
Yra plačiai pripažintas įvairių sprogmenų galios nustatymo metodas. Tai yra vadinamasis TNT ekvivalentas, kai TNT galia yra tradicinė. Naudojant šį metodą galima apskaičiuoti, kad 125 g trotilo galia yra lygi 100 g RDX ir 150 g amonito.
Kita svarbi sprogmenų savybė yra jų jautrumas. Tai lemia sprogstamųjų medžiagų sprogimo tikimybė, kai susiduria su tam tikru veiksniu. Sprogmenų gamybos ir saugojimo saugumas priklauso nuo šio parametro.
Norint geriau parodyti, kaip ši sprogstamoji savybė yra svarbi, galime pasakyti, kad amerikiečiai sukūrė specialų standartą (STANAG 4439) sprogmenų jautrumui. Ir jie turėjo tai padaryti ne iš gero gyvenimo, bet po kelių labai rimtų nelaimingų atsitikimų: 33 žmonės buvo nužudyti amerikiečių Bien-Ho oro pajėgų bazėje Vietname. po orlaivio detonacijos orlaivio „Oriskani“ (1966 m.). Taigi ne tik galingi sprogmenys yra geri, bet detonuoja tiksliai tinkamu momentu - niekada daugiau.
Visi šiuolaikiniai sprogmenys yra cheminiai junginiai arba mechaniniai mišiniai. Pirmoji grupė apima heksogeną, trotilą, nitrogliceriną, pikrinę. Cheminiai sprogmenys paprastai gaunami nitratuojant įvairius angliavandenilius, dėl kurių į jų molekules patenka azotas ir deguonis. Antrajai grupei - amonio nitrato sprogmenys. Šio tipo sprogmenų sudėtis paprastai apima medžiagas, turinčias daug deguonies ir anglies. Norėdami padidinti mišinio sprogimo temperatūrą, dažnai pridedama metalų miltelių: aliuminio, berilio, magnio.
Be visų minėtų savybių, bet koks sprogmuo turi būti chemiškai atsparus ir tinkamas ilgalaikiam saugojimui. Praėjusio šimtmečio 80-aisiais Kinijos galėjo sintetinti galingiausius sprogmenis - triciklinį karbamidą. Jo galia viršijo trotilo dvidešimt kartų. Problema buvo ta, kad praėjus kelioms dienoms po gamybos, medžiaga skaidėsi ir virsta gleivėmis, netinkama tolesniam naudojimui.
Sprogmenų klasifikacija
Sprogmenys, sprogmenys, skirstomi į:
- Inicijavimas. Jie naudojami kitiems sprogmenims sprogti. Pagrindiniai sprogmenų skirtumai šioje grupėje yra didelis jautrumas pradedantiesiems veiksniams ir didelis detonacijos lygis. Ši grupė apima: sprogstamąjį gyvsidabrį, diazodinitrofenolį, švino trinitrosorcinatą ir kt. Paprastai šie junginiai yra naudojami gruntuose, uždegimo vamzdeliuose, detonatorių kapsulėse, skvarbiuose, savižudikuose;
- Sprogstamosios medžiagos. Šis sprogmenų tipas pasižymi dideliu švelnumo lygiu ir yra naudojamas kaip pagrindinis mokestis už didžiąją dalį šaudmenų. Šie galingi sprogmenys skiriasi savo chemine sudėtimi (N-nitraminai, nitratai, kiti nitro junginiai). Kartais jie naudojami įvairių mišinių pavidalu. Sprogstamosios sprogstamosios medžiagos taip pat aktyviai naudojamos kasyboje, kuriant tunelius ir atliekant kitus inžinerinius darbus;
- Sprogmenų mėtymas. Jie yra energijos šaltinis, skirtas metimui, kasykloms, kulkoms, granatoms, taip pat raketų judėjimui. Milteliai ir įvairių rūšių raketų kuras priklauso šiai sprogmenų klasei;
- Pirotechnikos kompozicijos. Naudojamas specialiai šaudmenims įrengti. Degindami jie sukuria konkretų efektą: šviečia, signalizuoja, degina.
Sprogmenys taip pat skirstomi pagal jų fizinę būseną į:
- Skystis. Pavyzdžiui, nitroglikolis, nitroglicerinas, etilo nitratas. Taip pat yra įvairių skystų sprogmenų mišinių (panklastitas, Sprengel sprogmenys);
- Dujiniai;
- Želė panašus. Jei ištirpsite nitroceliuliozę nitroglicerinu, gausite vadinamąją sprogmenų želę. Tai labai nestabili, bet gana galinga gelio tipo medžiaga. XIX a. Pabaigoje jis buvo naudojamas Rusijos revoliucionierių-teroristų;
- Sustabdymai. Gana plati sprogmenų grupė, kuri šiandien naudojama pramoniniams tikslams. Yra įvairių tipų sprogių suspensijų, kuriose sprogstamoji medžiaga arba oksidantas yra skysta terpė;
- Emulsijos sprogmenys. Šiais laikais labai populiarus sprogmenų tipas. Dažnai naudojami statybos ar kasybos darbuose;
- Kieta. Dažniausia sprogmenų grupė. Ji apima beveik visus karinius reikmenis. Gali būti monolitinis (trotilas), granuliuotas arba miltelių pavidalo (heksogenas);
- Plastikiniai. Ši sprogmenų grupė turi plastiškumą. Tokie sprogmenys yra brangesni nei įprastai, todėl jie retai naudojami šaudmenims įrengti. Tipiškas šios grupės atstovas yra plastidas (arba plastidas). Jis dažnai naudojamas sabotažo metu, siekiant pakenkti struktūroms. Savo sudėtimi plastidas yra RDX ir bet kokio plastifikatoriaus mišinys;
- Elastingas.
Kai kurios sprogmenų istorijos
Pirmoji sprogstamoji medžiaga, kurią sukūrė žmonija, buvo juodas milteliai. Manoma, kad jis buvo išrastas Kinijoje jau VII a. Tačiau patikimų įrodymų apie tai dar nerasta. Paprastai aplink miltelius ir pirmuosius bandymus jį naudoti sukūrė daug mitų ir akivaizdžiai fantastinių istorijų.
Yra senovės kinų tekstai, kuriuose aprašomi mišiniai, panašūs į juodus miltelius. Jie buvo naudojami kaip vaistai, taip pat pirotechnikos parodymai. Be to, yra daug šaltinių, teigiančių, kad per ateinančius šimtmečius kinai aktyviai naudojo šautuvus, kad padarytų raketas, kasyklas, granatas ir net liepsną. Tiesa, tam tikrų šio senovės šaunamojo ginklo tipų iliustracijos kelia abejonių dėl jos praktinio taikymo galimybės.
Dar prieš Europoje milteliai pradėjo naudoti „Graikijos ugnį“ - degius sprogmenis - receptas, kuris, deja, nepasiekė mūsų dienų. „Graikijos ugnis“ buvo degus mišinys, kuris ne tik neužgesino vandeniu, bet ir netgi užsidegė. Šį sprogmenį sukūrė Bizantijos, jie aktyviai naudojo „Graikijos ugnį“ tiek sausumoje, tiek ir jūrų mūšiuose, ir laikė savo receptą griežčiausiomis paslaptimis. Šiuolaikiniai ekspertai mano, kad šis mišinys apima naftą, dervą, sierą ir kalkę.
Pirmasis miltelių milteliai Europoje pasirodė maždaug 13-ojo amžiaus viduryje ir vis dar nežinoma, kaip jis atėjo į žemyną. Tarp Europos miltelių išradėjų dažnai minimi vienuolio Berthold Schwartz ir anglų mokslininko Roger Bacon vardai, nors istorikai neturi bendros nuomonės. Pasak vienos iš versijų, į Europą atėjo iš Kinijos per Indiją ir Artimuosius Rytus sugalvotas šautuvas. Bet kokiu atveju, jau XIII a. Europiečiai žinojo apie šautuvus ir netgi bandė naudoti šį kristalinį sprogmenį kasykloms ir primityviems šaunamiesiems ginklams.
Jau daugelį amžių milteliai liko vieninteliu sprogmenų tipu, kurį žmogus žinojo ir naudojo. Tik XVIII – XIX a. Pradžioje chemijos ir kitų gamtos mokslų plėtros dėka sprogmenų plėtra pasiekė naujus aukščius.
XVIII a. Pabaigoje prancūzų chemikų Lavoisier ir Berthollet dėka atsirado vadinamasis chlorato milteliai. Tuo pačiu metu, jis buvo išrastas „sprogstamojo sidabro“, taip pat ir pikrico rūgšties, kuri ateityje buvo naudojama artilerijos kevalams įrengti.
1799 m. Anglų chemikas Howardas rado „grubančio gyvsidabrio“, kuris vis dar naudojamas gruntuose kaip sprogstamoji medžiaga. XIX a. Pradžioje buvo gautas piroksilinas - sprogstamoji medžiaga, kuri gali būti naudojama ne tik apvalkalams aprūpinti, bet ir tam, kad iš jo būtų pagamintas rūkomasis milteliai.
1847 m. Pirmą kartą buvo susintetintas nitroglicerinas, tačiau šis sprogmuo pasirodė esantis pernelyg nestabilus ir pavojingas gamybai ir saugojimui. Šiek tiek vėliau šią problemą iš dalies išsprendė garsus Alfredas Nobelis, kuris pasiūlė sumaišyti nitrogliciriną su moliu. Taigi pasirodė dinamitas. Tai yra galingas sprogmuo, tačiau jis yra labai jautrus. Pirmojo pasaulinio karo metu dinamitas bandė įrengti šaulius, tačiau ši idėja buvo greitai atsisakyta. Dinamitas ilgą laiką buvo naudojamas kasyboje, tačiau šiuo metu šis sprogmuo nebuvo gaminamas ilgą laiką.
1863 m. Vokiečių mokslininkai atrado TNT, o 1891 m. Vokietijoje prasidėjo šios sprogmenų pramoninė gamyba. 1897 m. Vokietijos chemikas Lentse sintezavo heksogeną - vieną iš galingiausių ir dažniausių sprogmenų mūsų dieną.
Naujų sprogmenų ir sprogstamųjų prietaisų kūrimas tęsėsi per pastarąjį šimtmetį, o tyrimai šioje srityje tęsiasi ir šiandien.
1942 m. Amerikiečių chemikas Bachmann gavo naują sprogmenį, panašų į heksogeną, bet daug galingesnį už jį. Naujasis sprogmuo gavo pavadinimą octogen, jo veiksmingumas: vienas kilogramas šio sprogmens yra lygus keturiems kilogramams TNT.
60-aisiais Amerikos kompanija EXCOA pasiūlė Pentagonui naują hidrazino pagrindu pagamintą sprogmenį, kuris tariamai buvo 20 kartų galingesnis nei TNT. Tačiau šis sprogmuo turėjo vieną pastebimą minusą - absoliučiai bjaurus apleisto stoties tualeto kvapą. Auditas parodė, kad naujos medžiagos galia viršija TNT tik 2-3 kartus ir nusprendė nenaudoti. Po to „EXCOA“ pasiūlė kitą būdą naudoti sprogmenis: su juo susieti tranšėjų.
Medžiaga buvo nuleista žemyn ir tada sprogo. Taigi per kelias sekundes buvo įmanoma gauti pilno profilio tranšėjos be jokių papildomų pastangų. Į Vietnamo buvo siunčiami keli sprogmenų rinkiniai bandymams kovoti. Šios istorijos pabaiga buvo juokinga: sprogimo grioviai turėjo tokį bjaurus kvapą, kad kariai atsisakė būti jais.
80-ųjų pabaigoje amerikiečiai sukūrė naują sprogmenį - CL-20. Pasak kai kurių žiniasklaidos pranešimų, jos galia yra beveik dvidešimt kartų didesnė nei TNT. Tačiau dėl didelės kainos (1300 JAV dolerių už 1 kg) didelio masto naujų sprogmenų gamyba niekada nebuvo pradėta.
