ВЗРЫВ И ДЕТОНАЦИЯ

На открытом воздухе бездымный порох горит спокойно, а не взрывается. Поэтому при горении трубки бездымного пороха (рис. 35) на

открытом воздухе можно по часам проследить за временем ее горения: между тем даже самым точным секундомером нельзя измерить времени взрывчатого превращения того же пороха в орудии. Чем это объяснить?

Оказывается, все дело в условиях, при которых происходит образование газов.

При горении пороха на открытом воздухе образующиеся газы быстро рассеиваются: их ничто не удерживает. Давление вокруг горящего пороха почти не повышается, и скорость горения сравнительно невелика.

В замкнутом пространстве образующиеся газы не имеют выхода. Они заполняют все пространство. Их давление быстро повышается. Под действием этого давления взрывчатое превращение идет весьма энергично, то-есть весь порох с чрезвычайной быстротой превращается в газы. Получается уже не обыкновенное горение, а взрыв (см. рис. 35).

. Чем больше давление вокруг горящего пороха, тем больше скорость взрыва. Увеличивая это давление, мы можем получить очень большую скорость взрыва. Такой взрыв, протекающий с огромной скоростью, в десятки и даже сотни раз большей, чем скорость обычного взрыва, называется детонацией. При таком взрыве воспламенение и взрывчатое превращение как бы сливаются, происходят почти одновременно, в течение нескольких стотысячных долей секунды.

Скорость взрыва зависит не только от давления. Можно иногда получить детонацию, не применяя большого давления.

Что лучше для стрельбы — обыкновенный взрыв или детонация?

Скорость детонации намного больше скорости обыкновенного взрыва/Может быть, и работа, совершаемая газами при детонаций, будет больше?

Попробуем заменить взрыв детонацией: создадим для этого в стволе более высокое давление, чем то, которое получается обычно при воспламенении пороха.

Для этого все пространство в стволе позади снаряда заполним порохом до отказа. Воспламеним теперь порох.

Что получится?

Первые же порции газа, не имея выхода, создают в стволе очень большое давление. Под действием такого давления весь порох сразу превратится в газы, это еще во много раз увеличит давление. Все это произойдет в промежуток времени, неизмеримо, меньший, чем при обыкновенном взрыве. Он будет измеряться уже не тысячными, а десятитысячными и даже стотысячными долями секунды!

Но что же случилось с орудием?

Посмотрите на рис. 36.

Ствол не выдержал!

Снаряд не успел еще тронуться с места, как огромным давлением газов уже разорвало ствол на куски.

Значит, чрезмерная скорость взрыва не годится для стрельбы. Нельзя заполнять порохом все пространство за снарядом и таким образом создавать чрезмерное давление. В этом случае орудие может разорваться.

Поэтому при составлении заряда пороха никогда не забывают о пространстве, в котором порох будет взорван, то-есть об объеме так называемой зарядной каморы орудия. Отношение веса заряда в килограммах к объему зарядной каморы в литрах называется плотностью заряжания (рис. 37). Если плотность заряжания превысит известный предел, появится опасность детонации. Обычно плотность заряжания в орудиях не превышает 0,5–0,7 килограмма пороха на 1 литр объема зарядной каморы.

Есть, однако, такие вещества, которые изготовляются специально для получения детонации. Это бризантные или дробящие взрывчатые вещества, например пироксилин, тротил. В отличие от них пороха называются метательными взрывчатыми веществами.

Бризантные взрывчатые вещества обладают интересными свойствами. Например, одно из разрушительных бризантных веществ — пироксилин — лет 100 тому назад применяли без всякого опасения для самых мирных целей: для зажигания свечей в люстрах. Пироксилиновый шнур поджигали, и он горел совершенно спокойно, чуть коптя, без взрыва, зажигая одну свечу за другой. От удара или от трения тот же пироксилин, если его высушить и заключить в оболочку, взрывается. А если поблизости происходит взрыв гремучей ртути, сухой пироксилин детонирует.

Влажный пироксилин от прикосновения пламени горит спокойно, но в отличие от сухого пироксилина при ударе не взрывается и при взрыве гремучей ртути, происходящем по соседству, не детонирует.

Почему же пироксилин ведет себя при различных обстоятельствах по-разному: иногда горит, иногда взрывается, а иногда детонирует?

Здесь играют роль прочность химического соединения молекул, химическая и физическая природа вещества и способность вещества к взрывчатому превращению.

Различно ведут себя и другие бризантные взрывчатые вещества. Одним бризантным веществам для взрывчатого превращения достаточно прикосновения пламени, у других взрывчатое превращение происходит от удара, у третьих оно происходит лишь при сильном сотрясении молекул, вызванном взрывом другого взрывчатого вещества. Сотрясение от взрыва распространяется довольно далеко, на десятки метров. Поэтому многие бризантные вещества могут детонировать даже тогда, когда взрыв такого же или другого бризантного вещества произойдет довольно далеко от них.

При детонации все бризантное вещество почти мгновенно превращается в газы. В этом случае газы не успевают по мере образования распространяться в воздухе. Они с огромной скоростью и силой стремягся расшириться и разрушают все на своем пути.

Чем ближе к взрывчатому веществу находится препятствие, мешающее распространению газов, тем сильнее удар газов по этому препятствию. Вот почему бризантное вещество, взрываясь в сосуде, закрытом крышкой, раздробляет сосуд на мелкие части, а крышка сосуда отлетает в сторону, но обычно остается целой (рис. 38).

Можно ли пользоваться бризантными взрывчатыми веществами для заряжания орудия?

Конечно, нет. Мы уже знаем, что при детонации пороха ствол орудия разрывается. То же самое произошло бы и в том случае, если бы мы вложили в орудие заряд из бризантного взрывчатого вещества.

Поэтому бризантные взрывчатые вещества служат главным образом для заполнения каморы артиллерийских снарядов. Мало чувствительные к удару бризантные вещества, например тротил, помещают внутри снарядов и заставляют детонировать при встрече снаряда с целью.

Некоторые взрывчатые вещества отличаются необычайной чувствительностью: гремучая ртуть, например, взрывается от легкого укола и даже от сотрясения.

Чувствительностью таких взрывчатых веществ пользуются для воспламенения заряда пороха и для детонации бризантных взрывчатых веществ. Эти вещества называются инициирующими. Кроме гремучей ртути, к инициирующим веществам относятся азид свинца, тринитроре-зорцинат свинца (ТНРС) и другие.

Для воспламенения порохового заряда чаще всего применяют небольшие порции гремучей ртути.

Однако использовать гремучую ртуть в чистом виде нельзя — она слишком чувствительна; гремучая ртуть может взорваться и воспламенить заряд пороха, когда этого еще не нужно — при случайном легком ударе во время заряжания или даже от сотрясения при перевозке зарядов. Кроме того, пламя от чистой гремучей ртути плохо воспламеняет порох.

Чтобы пользоваться гремучей ртутью, надо понизить ее чувствительность и повысить воспламеняющую способность. Для этого гремучую ртуть смешивают с другими веществами: шеллаком, бертолетовой солью, антимонием. Получаемая смесь воспламеняется только при сильном ударе или уколе и называется ударным составом. Медная чашечка с помещенным в нее ударным составом называется капсюлем.

При ударе или уколе капсюль дает пламя с очень высокой температурой, которое воспламеняет пороховой заряд.

Как видим, в артиллерии применяются и инициирующие, и метательные, и бризантные взрывчатые вещества, но только для разных целей. Инициирующими взрывчатыми веществами пользуются для изготовления капсюлей, порохом — для выбрасывания снаряда из ствола, бризантными взрывчатыми веществами — для снаряжения большинства снарядов.