Константин Андреев - Взрыв

• Название: Взрыв
• Автор: Константин Андреев
• Издательство: Государственное технико-теоретическое издательство
• Жанр: Детская образовательная литература
• Год: 1953

Роль взрывчатых веществ в горном деле и других отраслях промышленности и народного хозяйства в целом так велика, что трудно представить себе, как без них был бы достигнут современный уровень материальной культуры. Что же такое взрывчатые вещества, на чём основано их действие при взрыве, из чего они изготовляются и как применяются — об этом и рассказывается в книге Константина Константиновича Андреева (1905–1964).

---

В чём же тогда его причина?

Действительная причина заключается в том, что энергия при взрыве выделяется крайне быстро. Если килограмм бензина сгорает в моторе автомашины за 5–6 минут, то для взрыва килограмма взрывчатого вещества требуется только одна–две стотысячные доли секунды. Энергия при взрыве выделяется в десятки миллионов раз быстрее, чем при горении. А это имеет огромное значение.

Как известно, работа, выполняемая в секунду, называется мощностью. Чем большую работу способен произвести в секунду двигатель, тем выше его мощность. Единица мощности — лошадиная сила. Такой мощностью обладает двигатель, способный в одну секунду проделать работу по подъёму груза в 75 килограммов на высоту одного метра. Паровоз серии «ИС», предназначенный для вождения тяжёлых составов весом до 1000 тонн со скоростью до 130 километров в час, обладает, например, мощностью в 2800 лошадиных сил.

Какую же мощность даёт взрыв обычного двухсотграммового патрона аммонита, какие ежедневно десятками тысяч применяются в шахтах для взрывных работ?

Диаметр такого патрона 30 миллиметров, длина 0,25 метра. Если возбудить взрыв с торца патрона, то он будет распространяться со скоростью 5000 метров в секунду и длительность взрыва составит всего 0,25/5000 = 0,00005 секунды.

Допустим, что коэффициент полезного действия взрыва, то есть доля энергии взрыва, переходящая в механическую работу, составляет 20 процентов и что время совершения работы соответствует времени, в течение которого происходит взрыв. Энергия взрыва одного килограмма аммонита равна 950 большим калориям. Чтобы перевести эту величину в единицы механической работы — килограммометры, — надо её помножить на 427. Учитывая, что коэффициент полезного действия равен 20%, получаем величину совершенной работы 950×0,2×427×20/100 = 16 200 килограммометров. Деля величину работы на время её совершения и ещё на 75 (чтобы перейти от килограммометров в секунду к лошадиным силам), мы получаем мощность взрыва патрона аммонита, равную 4,3 миллиона лошадиных сил.

Таким образом, взрывник, несущий в сумке патрон аммонита, имеет в своём распоряжении огромную мощность. Эта мощность в три раза превосходит мощность крупнейшей американской гидроэлектростанции Боулдер–Дэм, составляющую 1 400 000 лошадиных сил.

Если физическую мощность среднего человека принять равной одной пятой лошадиной силы, то человек, располагающий 200 граммами взрывчатого вещества, как бы увеличивает свою физическую силу в 20 миллионов раз! О такой мощности, которую вложила в руки человека наука, могли только мечтать слагатели народных сказаний, наделявшие своих героев сверхъестественной силой.

Понятно, что использование энергии взрыва не может заменить работу электростанций и других силовых установок. Громадная мощность взрыва обусловлена, как мы видели, в первую очередь чрезвычайно большой скоростью выделения энергии; сама же энергия отнюдь не является чрезмерно большой.

Отсюда следует, что взрывчатые вещества целесообразно применять только в тех случаях, когда необходимы воздействия чрезвычайно большой мощности, хотя бы и очень кратковременные. Для получения таких воздействий в течение длительного времени потребовались бы громадные количества взрывчатых веществ. Так, чтобы получить в течение одних только суток мощность взрыва патрона аммонита в 4 миллиона лошадиных сил, потребовалось бы взорвать около 350 000 тонн взрывчатых веществ, — больше, чем всё годовое потребление взрывчатых веществ в горном деле во всех капиталистических странах Западной Европы.

Таким образом, взрывчатые вещества не заменяют других источников энергии, они позволяют лишь концентрировать энергию во времени и в пространстве в такой степени, в какой это недостижимо никакими иными путями.

Ни одна машина не может при равном весе и размерах дать такую колоссальную мощность, какую дают взрывчатые вещества, и там, где эта мощность необходима, взрывчатые вещества — единственное и незаменимое средство её получения[6]).

Большая мощность характерна не только для взрывчатых веществ, используемых при дроблении, но и для взрывчатых веществ, применяемых как средство метания.

В обычных средствах передвижения — паровозе, автомобиле, самолёте — двигатель сообщает им энергию во всё время движения. Этим компенсируется потеря скорости из–за трения, сопротивления воздуха и т. д. Огнестрельное оружие тоже является своего рода двигателем. Однако двигатель этот неподвижен; снаряд с момента вылета из ствола уже не получает больше энергии. Чтобы дальность полёта была значительной, снаряд в момент вылета должен иметь большую скорость, иначе говоря, большой запас энергии. Эту энергию он получает за время движения в стволе. Так как длина ствола невелика, то и время движения снаряда в нём мало. За это малое время снаряд должен получить большую энергию. Это значит, что мощность работы, совершаемой пороховыми газами и переходящей в энергию движения снаряда, велика.

Рассмотрим в качестве примера выстрел из тяжёлого орудия, снаряд которого весит 917 килограммов и имеет начальную скорость 523 метра в секунду. Энергия снаряда при вылете из ствола составляет 12 772 000 килограммометров, что примерно в полтора раза больше энергии курьерского поезда весом в 300 тонн, движущегося со скоростью 90 километров в час. Эту энергию снаряд получает за время около одной сотой секунды. Отсюда мощность выстрела составит 12 772 000 : 0,01 = 1 277 200 000 килограммометров в секунду, или около 17 миллионов лошадиных сил!

Однако получение такой огромной мощности сопряжено с быстрым износом двигателя и обходится очень дорого. После сотни выстрелов орудие выходит из строя, Общее время работы двигателя составляет, таким образом, всего одну секунду. Полная величина этой работы будет равна той, которую паровая машина мощностью в 100 лошадиных сил даст приблизительно за двое суток. Для получения пара при этом потребуется израсходовать около 4,5 тонны угля; после совершения такой работы паровая машина будет вполне исправна и пригодна для дальнейшей работы. Подсчёт показывает, что стоимость работы, получаемой при помощи орудия, в 4000 раз выше, чем при её получении с помощью паровой машины.

Поэтому использование взрывчатых веществ для метания, так же как и для взрыва, целесообразно только в тех случаях, когда необходимо получить огромную мощность, хотя бы и ценой высокой стоимости энергии.

5. СОСТАВ И ИЗГОТОВЛЕНИЕ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ

Мы уже говорили о том, что кусок обыкновенного угля можно превратить во взрывчатое вещество, если его тщательно измельчить и распылить в воздухе. Сделав то же самое с куском дерева, можно также получить способную ко взрыву пылевоздушную смесь. Взрыв будет ещё сильнее, если горючий порошок смешать с жидким воздухом или с жидким кислородом.

Таким образом, простейшим способом получения взрывчатого вещества является механическое смешение тонко измельчённых горючих веществ с кислородом.

Смеси жидкого кислорода с сажею, торфяной мукой и другими горючими веществами, способными хорошо впитывать жидкий кислород, начали применять в качестве взрывчатых веществ ещё в конце прошлого столетия. В ограниченной степени они используются для взрывных работ и сейчас.

Положительной стороной этих взрывчатых веществ — они называются оксиликвитами — является обилие и доступность сырья: залежи торфа широко распространены, а жидкий кислород получают из воздуха.

Изготовление оксиликвитов очень простое и производится на месте выполнения взрывных работ. Бумажная гильза, наполненная горючим порошком, погружается на некоторое время для пропитки в жидкий кислород. По–этому в районах, отдалённых от заводов взрывчатых веществ, применение оксиликвитов экономически выгодно: отпадают расходы на перевозку и хранение взрывчатых веществ.

Однако оксиликвиты имеют существенный недостаток. Жидкий кислород очень летуч, он кипит, быстро превращаясь в пар, уже при температуре 183 градуса ниже нуля. Поэтому срок «жизни» оксиликвитных патронов малого диаметра измеряется минутами. Если производство взрыва почему–либо задержалось, то кислород может настолько улетучиться, что патроны потеряют способность к взрыву. Это препятствует широкому применению оксиликвитов, а для некоторых целей, например для снаряжения большинства видов боеприпасов, делает их применение просто невозможным.

Этот недостаток устранён в тех взрывчатых веществах, в которых горючие вещества смешиваются не с самим кислородом, а со специальными нелетучими «поставщиками» кислорода. Известен целый ряд химических соединений, которые в своём составе содержат много кислорода. В смеси с горючими веществами такие богатые кислородом вещества обычно непрочны: при поджигании, а иногда и просто от удара они распадаются, выделяя кислород, который и окисляет горючие вещества. Это свойство даёт возможность использовать их в качестве «поставщиков» кислорода. Здесь уже нет опасности улетучивания кислорода,