Експлозивисе наричат ​​нестабилни химични съединения или смеси, които изключително бързо се трансформират под въздействието на определен импулс в други стабилни вещества с отделяне на значително количество топлина и голям обем газообразни продукти, които са под много високо налягане и, разширявайки се, извършват едно или друга механична работа.

Модерните експлозиви също са химични съединения (хексоген, тротил и др..), или механични смеси(амониев нитрат и нитроглицеринови експлозиви).

Химични съединениясе получават чрез третиране на различни въглеводороди с азотна киселина (нитриране), т.е. чрез въвеждане на вещества като азот и кислород във въглеводородната молекула.

Механични смесисе получават чрез смесване на богати на кислород вещества с богати на въглерод вещества.

И в двата случая има кислород обвързано състояниес азот или хлор (изключение е кислородни течности, където кислородът е в свободно несвързано състояние).

В зависимост от количественото съдържание на кислород във взривното вещество, окисляването на горими елементи в процеса на взривно преобразуване може да бъде пъленили непълна, а понякога кислородът може дори да остане в излишък. В съответствие с това се разграничават експлозиви с излишък (положителен), нулев и недостатъчен (отрицателен) кислороден баланс.

Най-печеливши са експлозиви, които имат нулев кислороден баланс, тъй като въглеродът е напълно окислен до CO 2 и водородът до H 2 O,В резултат на това се освобождава максимално възможното количество топлина за даден експлозив. Пример за такъв експлозив би бил динафталит, което е смес от амониев нитрат и динитронафталин:

При излишък на кислороден балансостаналият неизползван кислород се свързва с азота, за да образува силно токсични азотни оксиди, които абсорбират част от топлината, което намалява количеството енергия, освободено по време на експлозията. Пример за експлозив с излишен кислороден баланс е нитроглицерин:

От друга страна, когато недостатъчен кислороден балансне целият въглерод се превръща във въглероден диоксид; част от него се окислява само до въглероден окис. (CO), който също е отровен, макар и в по-малка степен от азотните оксиди. В допълнение, малко въглерод може да остане в твърда форма. Останалият твърд въглерод и непълното му окисление само до CO води до намаляване на енергията, освободена по време на експлозията.

Наистина, по време на образуването на една грам-молекула въглероден оксид се отделят само 26 kcal/mol топлина, докато при образуването на грам-молекула въглероден диоксид се отделят 94 kcal/mol.

Пример за експлозив с отрицателен кислороден баланс е TNT:

В реални условия, когато продуктите на експлозията извършват механична работа, възникват допълнителни (вторични) химични реакции и действителният състав на продуктите на експлозията се различава до известна степен от дадените изчислителни схеми, а количеството на токсичните газове в продуктите на експлозията се променя.

Класификация на експлозивите

Експлозивимогат да бъдат в газообразно, течно и твърдо състояние или под формата на смеси от твърди или течни вещества с твърди или газообразни вещества.

В момента, когато броят на различните взривни вещества е много голям (хиляди артикули), разделянето им само по физическо състояние е напълно недостатъчно. Това разделение не казва нищо нито за характеристиките (мощността) на взривните вещества, по които може да се съди за обхвата на приложение на едно или друго от тях, нито за свойствата на взривните вещества, по които може да се съди за степента на опасност при работа и съхранение .. Следователно понастоящем са приети три други класификации на експлозиви.

Според първата класификацияВсички експлозиви се разделят според тяхната мощност и обхват на:.

А) повишена мощност (PETN, хексоген, тетрил);

B) нормална мощност (тротил, пикринова киселина, пластити, тетритол, скални амонити, амонити, съдържащи 50-60% TNT, и желатинови нитроглицеринови експлозиви);

Б) намалена мощност (експлозиви от амониев нитрат, в допълнение към посочените по-горе, прахообразни нитроглицеринови експлозиви и хлоратити).

3. Зарядни експлозиви(черен барут и бездимен пироксилин и нитроглицеринов барут).

Тази класификация, разбира се, не включва всички имена на експлозиви, а само тези, които се използват предимно при взривни операции. По-специално, под общото наименование експлозиви на амониев нитрат има десетки различни състави, всеки със собствено отделно име.

Втора класификацияразделя експлозивите според химичния им състав:

1. Нитро съединения; вещества от този тип съдържат две до четири нитро групи (NO 2); Те включват тетрил, тротил, хексоген, тетритол, пикринова киселина и динитронафталин, който е част от някои експлозиви на амониев нитрат.

2. Нитроестери; Веществата от този тип съдържат няколко нитратни групи (ONO 2). Те включват PETN, нитроглицеринови експлозиви и бездимни барути.

3. Соли на азотна киселина- вещества, съдържащи групата NO 3, чийто основен представител е амониев нитрат NH 4 NO 3, който е част от всички експлозиви на амониев нитрат. Тази група включва също калиев нитрат KNO 3 - основата на черен барут и натриев нитрат NaNO 3, който е част от нитроглицериновите експлозиви.

4. Соли на азотоводородна киселина(HN 3), от които се използва само оловен азид.

5. Соли на фулминовата киселина(HONC), от които се използва само живачен фулминат.

6. Соли на перхлорната киселина, така наречените хлоратити и перхлоратити, - експлозиви, в които основният компонент - носителят на кислород - е калиев хлорат или перхлорат (KClO 3 и KClO 4); сега се използват много рядко. Отделно от тази класификация е взривно вещество, наречено oxyliquit.

от химическа структурана експлозив, може да се прецени неговите основни свойства:

Чувствителност, издръжливост, състав на продуктите на експлозията, следователно силата на веществото, взаимодействието му с други вещества (например с материала на корпуса) и редица други свойства.

Естеството на връзката между нитрогрупите и въглерода (в нитросъединения и нитроестери) определя чувствителността на експлозива към външни влияния и тяхната стабилност (запазване на експлозивните свойства) при условия на съхранение. Например нитро съединенията, в които азотът от групата NO 2 е свързан директно с въглерода (C-NO 2), са по-малко чувствителни и по-стабилни от нитроестерите, в които азотът е свързан с въглерода чрез един от кислородните атоми на ONO2 групата (C-O-NO2); такава връзка е по-малко силна и прави експлозива по-чувствителен и по-малко устойчив.

Броят на нитрогрупите, съдържащи се в експлозива, характеризира силата на последния, както и степента на неговата чувствителност към външни влияния. Колкото повече нитрогрупи има в една експлозивна молекула, толкова по-мощна и чувствителна е тя. Например, мононитротолуен(със само една нитро група) е мазна течност, която няма експлозивни свойства; динитротолуол, съдържащ две нитро групи, вече е експлозивно вещество, но със слаби експлозивни характеристики; и накрая Тринитротолуен (TNT), имащ три нитро групи, е експлозив доста задоволителен от гледна точка на мощност.

Динитро съединенията се използват в ограничена степен; Повечето съвременни експлозиви съдържат три или четири нитро групи.

Наличието на някои други групи във взривните вещества също влияе върху неговите свойства. Например допълнителен азот (N 3) в RDX повишава чувствителността на последния. Метиловата група (CH3) в TNT и тетрила гарантира, че тези експлозиви не взаимодействат с металите, докато хидроксилната група (OH) в пикриновата киселина е причина за белите дробовевзаимодействието на веществото с метали (с изключение на калай) и появата на така наречените пикрати на определен метал, които са експлозиви, които са много чувствителни към удар и триене.

Експлозивите, получени чрез заместване на водород с метал в азотистоводородна или фулминатна киселина, причиняват изключителната крехкост на вътрешномолекулните връзки и следователно специалната чувствителност на тези вещества към механични и термични външни влияния.

За взривни работи в ежедневието се приема третата класификация на експлозивите: - относно допустимостта на използването им при определени условия.

Според тази класификация се разграничават следните три основни групи:

1. Взривни вещества, одобрени за работа на открито.

2. Взривни вещества, разрешени за работа под земята в условия, които са безопасни от възможността за експлозия на газ и въглищен прах.

3. Експлозиви, одобрени само за условия, опасни поради възможността от газова или прахова експлозия (предпазни експлозиви).

Критерият за причисляване на експлозив към определена група е количеството токсични (вредни) газове, отделени по време на експлозията, и температурата на продуктите на експлозията. Да, TNT защото голямо количествотоксичните газове, генерирани по време на експлозията му, могат да се използват само в открита работа ( строителство и добив), докато експлозивите от амониев нитрат са разрешени както при открити, така и подземни работи в условия, които не са опасни по отношение на газ и прах. За подземни работи, където е възможно наличието на експлозивни газови и праховъздушни смеси, се допускат само експлозиви с ниска температура на продуктите на експлозията.

Експлозивът е химическо съединение или смес от него, способни да експлодират в резултат на определени външни въздействия или вътрешни процеси, като отделят топлина и образуват силно нагорещени газове.

Комплексът от процеси, които протичат в такова вещество, се нарича детонация.

Традиционно към експлозивите се отнасят и съединения и смеси, които не детонират, а горят с определена скорост (прахове, пиротехнически състави).

Съществуват и методи за въздействие върху различни вещества, които водят до експлозия (например лазер или електрическа дъга). Такива вещества обикновено не се наричат ​​„експлозиви“.

Сложността и разнообразието на експлозивната химия и технология, политическите и военните противоречия в света и желанието да се класифицира всяка информация в тази област доведоха до нестабилни и разнообразни формулировки на термини.

Експлозивно вещество (или смес) е твърдо или течно вещество (или смес от вещества), което само по себе си е способно на химическа реакция, освобождавайки газове при такава температура, такова налягане и с такава скорост, че причинява щети на околните обекти . Пиротехническите вещества са включени в тази категория, дори ако не отделят газове.

Пиротехническо вещество (или смес) - вещество или смес от вещества, предназначени да предизвикат ефект под формата на топлина, огън, звук или дим или комбинация от тях.

Експлозивите включват както отделни експлозиви, така и експлозивни състави, съдържащи един или повече отделни експлозиви, метални добавки и други компоненти.

Най-важните характеристики на експлозивите са:

Скорост на експлозивна трансформация (скорост на детонация или скорост на горене),

Детонационно налягане

Топлина на експлозия

Състав и обем на газовите продукти на експлозивна трансформация,

Максимална температура на продуктите на експлозията,

Чувствителност към външни влияния,

Критичен диаметър на детонация,

Критична плътност на детонация.

По време на детонация разлагането на експлозивите става толкова бързо, че газообразните продукти на разлагане с температура от няколко хиляди градуса се компресират в обем, близък до първоначалния обем на заряда. Разраствайки се рязко, те са основният първостепенен фактор за разрушителното действие на взрива.

Има 2 основни типа действие на експлозивите:

Взривяване (локално действие),

Силно експлозивен (общо действие).

Бризантността е способността на експлозива да смачква и унищожава обекти в контакт с него (метал, скали и др.). Количеството бризанция показва колко бързо се образуват газове по време на експлозия. Колкото по-голяма е блясъка на даден експлозив, толкова по-подходящ е той за зареждане на снаряди, мини и авиационни бомби. По време на експлозия такъв експлозив ще смаже по-добре черупката на снаряда, ще даде на фрагментите най-голяма скорост и ще създаде по-силна ударна вълна. Характеристиката, пряко свързана с бризанта, е скоростта на детонация, т.е. колко бързо се разпространява експлозивният процес през експлозивното вещество. Brisance се измерва в милиметри.

Висока експлозивност - с други думи, ефективността на експлозива, способността да унищожава и изхвърля околните материали (пръст, бетон, тухли и др.) От зоната на експлозията. Тази характеристика се определя от количеството газове, образувани по време на експлозията. Колкото повече газове се образуват, толкова повече работа може да извърши даден експлозив. Силната експлозивност се измерва в кубични сантиметри.

От това става съвсем ясно, че различните експлозиви са подходящи за различни цели. Например за взривни работи в земята (в мина, при изграждане на ями, унищожаване на ледени задръствания и т.н.) е по-подходящ експлозив с най-висока експлозивност и всяка експлозивност е подходяща. Напротив, за оборудването на снаряди високата експлозивност е преди всичко ценна, а високата експлозивност не е толкова важна.

Експлозивите също се използват широко в индустрията за различни взривни операции.

Годишна консумация на експлозиви в развитите страни промишлено производстводори в мирно време възлиза на стотици хиляди тонове.

Във военно време консумацията на експлозиви рязко нараства. Така по време на Първата световна война във воюващите страни той възлиза на около 5 милиона тона, а през Втората световна война надхвърля 10 милиона тона. Годишната употреба на експлозиви в Съединените щати през 90-те години е била около 2 милиона тона.

В Руската федерация е забранена свободната продажба на взривни вещества, взривни вещества, барут, всички видове ракетно гориво, както и специални материали и специално оборудване за тяхното производство, нормативна документация за тяхното производство и експлоатация.

Взривните вещества имат индивидуални химични съединения.

Повечето от тези съединения са кислородсъдържащи вещества, които имат свойството да се окисляват напълно или частично вътре в молекулата без достъп до въздух.

Има съединения, които не съдържат кислород, но имат свойството да експлодират. Обикновено имат свръхчувствителностна външни въздействия (триене, удар, топлина, огън, искра, преход между фазови състояния, други химикали) и се класифицират като вещества с повишена опасност от експлозия.

Има експлозивни смеси, които се състоят от две или повече химически несвързани вещества.

Много експлозивни смеси се състоят от отделни вещества, които нямат експлозивни свойства (запалими, окислители и регулиращи добавки). Регулиращите добавки се използват за:

Намаляване на чувствителността на експлозивите към външни влияния. За да направите това, добавете различни вещества - флегматизатори (парафин, церезин, восък, дифениламин и др.)

За увеличаване на топлината на експлозията. Добавят се метални прахове, например алуминий, магнезий, цирконий, берилий и други редуциращи агенти.

За подобряване на стабилността по време на съхранение и употреба.

За осигуряване на необходимото физическо състояние.

Експлозивите се класифицират според тяхното физическо състояние:

газообразен,

гелообразен,

окачване,

емулсия,

Твърди.

В зависимост от вида на експлозията и чувствителността към външни въздействия всички експлозиви се разделят на 3 групи:

1. Иницииране
2. Взривяване
3. Хвърляне

Иницииране (основно)

Иницииращите взривни вещества са предназначени да инициират взривни трансформации в зарядите на други взривни вещества. Те са силно чувствителни и лесно експлодират от прости първоначални импулси (удар, триене, убождане с ужилване, електрическа искра и др.).

Силно експлозивен (вторичен)

Силните експлозиви са по-малко чувствителни към външни влияния и инициирането на експлозивни трансформации в тях се извършва главно с помощта на иницииращи експлозиви.

Силните взривни вещества се използват за оборудване на бойни глави на ракети от различни класове, ракетни и оръдейни артилерийски снаряди, артилерийски и инженерни мини, авиационни бомби, торпеда, дълбочинни бомби, ръчни гранати и др.

Значителна сумаСилните взривни вещества се използват в минното дело (операции по разкриване, добив), в строителството (подготвяне на ями, разрушаване на скали, унищожаване на ликвидирани строителни конструкции), в промишлеността (заваряване с експлозия, импулсна обработка на метали и др.).

Задвижващите експлозиви (прахови и ракетни горива) служат като източници на енергия за хвърляне на тела (снаряди, мини, куршуми и др.) или задвижване на ракети. Тяхната отличителна черта е способността да претърпят експлозивна трансформация под формата на бързо изгаряне, но без детонация.

Пиротехническите състави се използват за получаване на пиротехнически ефекти (светлина, дим, запалителни, звукови и др.). Основният вид експлозивни трансформации на пиротехническите състави е изгарянето.

Взривните вещества (прах) се използват главно като заряди за различни видове оръжия и са предназначени да придадат определена начална скорост на снаряд (торпедо, куршум и др.). Преобладаващият тип на тяхната химическа трансформация е бързото изгаряне, причинено от огнена светлина от запалителни средства.

Съществува и класификация на експлозивите според посоката на употреба: военни и промишлени за минно дело (минно дело), ​​за строителство (язовири, канали, ями), за унищожаване на строителни конструкции, антисоциална употреба (тероризъм, хулиганство), докато нискокачествени ръчно изработени вещества и смеси.

Видове експлозиви

Има огромен брой експлозиви, като експлозиви на амониев нитрат, пластицит, хексоген, мелинит, тротил, динамит, еластит и много други експлозиви.

1. Пластмаса- много популярен експлозив в медиите. Особено, ако трябва да подчертаете специалната хитрост на противника, ужасното възможни последствиянеуспешна експлозия, ясна следа от специалните служби, особено тежки страдания на цивилното население при бомбени експлозии. Щом не се нарича - пластицит, пластид, пластичен експлозив, пластичен експлозив, пластичен експлозив. Една кибритена кутийка от пластид е достатъчна, за да разбие на парчета камион, а пластмасовите експлозиви в кутията са достатъчни, за да разрушат до основи сграда с 200 апартамента.

Пластитът е бризантно експлозивно вещество с нормална мощност. Пластитът има приблизително същите експлозивни характеристики като TNT и единствената му разлика е лекотата на използване при взривни операции. Това удобство е особено забележимо при разрушаване на метални, стоманобетонни и бетонни конструкции.

Например, металът издържа много добре на експлозия. За да се счупи метална греда, е необходимо нейното напречно сечение да се облицова с експлозиви и така, че да приляга възможно най-плътно към метала. Ясно е, че е много по-бързо и лесно да направите това, ако имате експлозиви като пластилин под ръка, а не нещо като дървени блокове. Пластмасата се поставя лесно, така че да приляга плътно към метала, дори когато нитове, болтове, первази и т.н. пречат на поставянето на TNT.

Основни характеристики:

1. Чувствителност: практически нечувствителен към удар, проникване на куршум, огън, искра, триене, химическо излагане. Надеждно експлодира от стандартен капсул-детонатор, потопен в масата на експлозивите на дълбочина най-малко 10 mm.

2. Енергия на експлозивно преобразуване - 910 kcal/kg.

3. Скорост на детонация: 7000 м/сек.

4. Бризанс: 21 мм.

5. Висока експлозивност: 280 cc.

6. Химическа устойчивост: Не реагира с твърди материали (метал, дърво, пластмаси, бетон, тухла и др.), не се разтваря във вода, не е хигроскопичен, не променя експлозивните си свойства при продължително нагряване или намокряне с вода. При продължителна експозиция слънчева светлинапотъмнява и леко повишава чувствителността си. Когато е изложен на открит пламък, той се запалва и гори с ярък, енергичен пламък. Изгаряне затворено пространствоголямо количество може да доведе до детонация.

7. Продължителност и условия на работното състояние. Продължителността не е ограничена. Продължителният (20-30 години) престой във вода, почва или гилзи не променя експлозивните свойства.

8. Нормално агрегатно състояние: Пластично глинесто вещество. При минусови температури значително намалява пластичността. При температури под -20 градуса се втвърдява. С повишаване на температурата пластичността се увеличава. При +30 градуса и повече губи механична якост. При +210 градуса свети.

9. Плътност: 1.44 g/cm.

Пластитът е смес от хексоген и пластифициращи вещества (церезин, парафин и др.).

Външен види консистенцията зависи до голяма степен от използваните пластификатори. Може да има консистенция, варираща от паста до гъста глина.

Пластмасовият материал се доставя на войските под формата на брикети с тегло 1 кг, увити в кафява восъчна хартия.

Някои видове пластицит могат да бъдат опаковани в тръби или произведени под формата на ленти. Такива пластмаси имат консистенцията на гума. Някои видове пластит имат адхезивни добавки. Такъв експлозив има способността да се залепва към повърхности.

2. Хексоген- взривно вещество, принадлежащо към групата на мощните взривни вещества. Плътност 1,8 g/cc, точка на топене 202 градуса, точка на възпламеняване 215-230 градуса, чувствителност на удар 10 kg. натоварване 25 cm, енергия на експлозивна трансформация 1290 kcal/kg, скорост на детонация 8380 m/sec, яркост 24 mm, бризантно 490 cc

Нормалното агрегатно състояние е финокристално, бяло вещество без вкус и мирис. Неразтворим във вода, нехигроскопичен, неагресивен. Не реагира химически с метали. Не се притиска добре. Когато е ударен или прострелян от куршум, той експлодира. Светва лесно и гори с бял, ярък съскащ пламък. Горенето преминава в детонация (експлозия).

IN чиста формаизползва се само за оборудване на отделни проби от капсули-детонатори. Не се използва в чист вид за взривни работи. Използва се за промишлено производство на експлозивни смеси. Обикновено тези смеси се използват за оборудване на определени видове боеприпаси. Например морски мини. За целта чистият RDX се смесва с парафин, боядисва се със судански портокал и се пресова до плътност 1,66 g/cc. Към сместа се добавя алуминиев прах. Цялата тази работа се извършва в индустриални условия с помощта на специално оборудване.

Името „хексоген“ стана популярно в медиите след запомнящи се саботажи в Москва и Волгодонск, когато бяха взривени няколко къщи подред.

Хексогенът в неговата чиста форма се използва изключително рядко; използването му в тази форма е много опасно за самите бластери; производството изисква добре установен промишлен процес.

3. TNT е експлозив с нормална мощност.

Основни характеристики:

1. Чувствителност: Не е чувствителен към удар, проникване на куршум, огън, искра, триене, химическо излагане. Пресованият и прахообразен тротил е силно чувствителен към детонация и експлодира надеждно от стандартни капсули-детонатори и фитили.

2. Енергия на експлозивно преобразуване - 1010 kcal/kg.

3. Скорост на детонация: 6900 м/сек.

4. Бризанс: 19 мм.

5. Висока експлозивност: 285 cc.

6. Химическа устойчивост: Не реагира с твърди материали (метал, дърво, пластмаса, бетон, тухла и др.), не се разтваря във вода, не е хигроскопичен, не променя експлозивните си свойства при продължително нагряване, намокряне с вода, и промяна на агрегатното състояние (в стопена форма). При продължително излагане на слънчева светлина потъмнява и леко повишава чувствителността си. При излагане на открит пламък се запалва и гори с жълт, силно опушен пламък.

7. Продължителност и условия на работа: Продължителността не е ограничена (TNT, произведен в началото на тридесетте години, работи надеждно). Продължителният (60-70 години) престой във вода, почва или гилзи не променя експлозивните свойства.

8. Нормално агрегатно състояние: Твърдо. Използва се на прах, люспи и твърда форма.

9. Плътност: 1.66 g/cm.

IN нормални условия TNT е твърдо вещество. Топи се при температура +81 градуса, а светва при температура +310 градуса.

TNT е продукт от действието на смес от азотна и сярна киселини върху толуен. Изходът е тротил на люспи (отделни малки люспи). От тротил на люспи механичната обработка може да произведе прахообразен, пресован тротил и стопен тротил чрез нагряване.

TNT намери най-много широко приложениепоради простотата и удобството на неговата механична обработка (много лесно е да се правят заряди с всякакво тегло, да се запълват всякакви кухини, да се режат, пробиват и т.н.), висока химическа устойчивост и инертност, устойчивост на външни влияния. Това означава, че е много надежден и безопасен за използване. В същото време има високи експлозивни характеристики.

TNT се използва както в чист вид, така и в смеси с други експлозиви, като TNT не влиза в химически реакции с тях. В смес с хексоген, тетрил, PETN, TNT намалява чувствителността на последния, а в смес с експлозиви от амониев нитрат TNT повишава експлозивните им свойства, повишава химическата устойчивост и намалява хигроскопичността.

TNT в Русия е основният експлозив за пълнене на снаряди, ракети, минометни мини, авиационни бомби, инженерни мини и противопехотни мини. TNT се използва като основен експлозив при извършване на взривни операции в земята, взривяване на метал, бетон, тухли и други конструкции.

В Русия TNT се доставя за взривни операции:

1. Флейкирани в крафт хартиени чували с тегло 50 кг.

2. В пресован вид в дървени кутии (карета 75, 200, 400 гр.)

TNT блоковете се предлагат в три размера:

Голям - с размери 10х5х5 см и тегло 400гр.

Малък - с размери 10х5х2,5см и тегло 200гр.

Отвор за пробиване - диаметър 3см, дължина 7см. и тегло 75гр.

Всички пулове са опаковани в восъчна хартия с червен, жълт, сив или сиво-зелен цвят. Отстрани има надпис "TNT block".

Зарядите за разрушаване с необходимата маса са направени от големи и малки TNT блокове. Кутия с тротилови блокове може да се използва и като разрушителен заряд с тегло 25 кг. За да направите това, в центъра на горния капак има отвор за предпазителя, покрит с лесно сваляща се дъска. Пулът под този отвор се поставя така, че гнездото му за запалване да се намира точно под отвора в капака на кутията. Кутиите са боядисани в зелено и имат дървени или въжени дръжки за носене. Кутиите са съответно маркирани.

Диаметърът на свредлото съответства на диаметъра на стандартно свредло за камъни. Тези блокове се използват за сглобяване на сондажни заряди при разбиване на скали.

TNT се доставя и на инженерните войски под формата на готови заряди в метална обвивка с гнезда за различни видовепредпазители и предпазители и устройства за бързо закрепване на заряд към унищожен обект.

Експлозиви –самоделно взривно устройство.

Вероятно вече няма нито една държава в света, която да не е изправена пред проблема с използването на импровизирани взривни устройства. Е, самоделните взривни устройства (някога уместно ги наричаха адски машини) отдавна се превърнаха в любимо оръжие както на международните терористи, така и на полулудите младежи, които си въобразяват, че се борят за светлото бъдеще на цялото прогресивно човечество. И много невинни хора бяха убити или ранени в резултат на терористични атаки.

Експлозивите са химикали. Различните компоненти на експлозивите се произвеждат чрез различни химични реакции и имат различни експлозивни сили и различни стимули за възпламеняване, като топлина, удар или триене. Разбира се, възможно е да се изгради нарастващ рейтинг на експлозивите въз основа на теглото на заряда. Но трябва да знаете, че простото удвояване на теглото не означава удвояване на експлозивния ефект.

Химическите експлозиви биват две категории - с ниска и висока мощност (говорим за скорост на възпламеняване).

Най-често срещаните експлозиви с ниска производителност са черен барут (отворен на 1250 g), оръжеен памук и нитропамук. Първоначално са били използвани в артилерията, за зареждане на мускети и други подобни, тъй като в това си качество те най-добре разкриват своите характеристики. При запалване в затворено пространство те отделят газове, които създават налягане, което всъщност предизвиква експлозивния ефект.

Експлозивите с висока мощност се различават значително от експлозивите с ниска мощност. Първите са използвани от самото начало като детониращи, тъй като при детонация те се разпадат, създавайки свръхзвукови вълни, които, преминавайки през веществото, разрушават неговата молекулна структура и освобождават свръхгорещи газове. В резултат на това се получи експлозия, която беше непропорционално по-силна, отколкото при използване на експлозиви с ниска мощност. Друго отличително свойство на този вид експлозиви е безопасността при работа - за да се предизвика взривяването им е необходим мощен детонатор.

Но за да се получи експлозия във веригата, първо трябва да се запали огън. Не можете просто да накарате парче въглища да изгори веднага. Нуждаете се от верига, състояща се от обикновен лист хартия, за да запалите първо огън, където след това трябва да поставите дърва за огрев, които от своя страна могат да запалят въглищата.

Същата верига е необходима и за детонацията на експлозиви с висока мощност. Инициаторът ще бъде експлозивен патрон или детонатор, състоящ се от малко количество иницииращо вещество. Понякога детонаторите се изработват двукомпонентни - с по-чувствителен експлозив и катализатор. Експлозивните частици, използвани в детонаторите, обикновено не са по-големи от грахово зърно. Има два вида детонатори - светкавични и електрически. Светкавичните детонатори работят в резултат на химически (детонаторът се състои от химикали, които се запалват след детонация) или механични (ударникът, както при ръчна граната или пистолет, удря капака и след това възниква експлозия).

Електрическият предпазител е свързан с експлозива чрез електрически проводници. Електрическият разряд нагрява свързващите проводници и детонаторът естествено се запалва. Терористите използват предимно електрически детонатори за своите взривни устройства, докато военните предпочитат светкавични детонатори.

Има прости, последователни и паралелни електрически вериги за терористични взривни устройства. Простите вериги се състоят от експлозивен заряд, електрически детонатор (най-често два, тъй като терористите обикновено хеджират залозите си от страх, че единият детонатор може да не работи), батерия или друг източник на електричество и превключвател, който не позволява на устройството да изгасва.

Между другото, терористите често умират, като затварят веригите на взривните устройства с бижута (например техните пръстени, часовници или нещо подобно) и поставят втори ключ последователно във веригата като предпазител. Ако има голяма вероятност бомбата да бъде обезвредена на улицата, терористите могат да добавят паралелен превключвател. Въпреки това, електрическите превключватели, използвани във вериги на терористични бомби, имат безкраен брой вариации и разлики. В крайна сметка те зависят от въображението и технически възможностимайстори А също и от поставената цел. Това означава, че просто няма смисъл да проверявате и изучавате подробно всички опции.

Глава 2

Главна информацияза експлозиви и

термохимия на експлозивните процеси

В стопанската дейност на човека често се сблъскваме с експлозивни явления (експлозии).

В широкия смисъл на думата "експлозия" е процесът на много бърза физическа и химическа трансформация на система, придружен от нейния преход потенциална енергияв механична работа.

Примерите за експлозия включват:

• 
  експлозия на съд, работещ под високо налягане (парен котел, химически съд, резервоар за гориво);
• 
  експлозия на проводник при късо съединение на мощен източник на електричество;
• 
  сблъсък на тела, движещи се с висока скорост;
• 
  искров разряд (мълния по време на гръмотевична буря);
• 
  изригване;
• 
  ядрен взрив;
• 
  експлозия на различни вещества (газове, течности, твърди вещества).

В дадените примери се случват много бързи трансформации. различни системи: прегрята вода (или друга течност), метален проводник, проводящ слой въздух, разтопена маса от недрата на земята, заряд от радиоактивни вещества, химически вещества. Всички тези системи по време на експлозията имаха определен запас от енергия от различни видове: топлинна, електрическа, химическа, ядрена, кинетична (сблъсък на движещи се тела). Освобождаването на енергия или преобразуването й от един вид в друг води до много бързи промени в състоянието на системата, в резултат на което тя извършва работа.

Ще изучаваме експлозии на специални вещества, които се използват широко в националната икономическа дейност. По-точно, в процеса на изучаване ще разгледаме "експлозията" като основно свойство на веществата, които изучаваме - промишлени експлозиви.

По отношение на експлозивите (по-специално на експлозивните експлозиви), експлозията трябва да се разбира като процес на изключително бърза (мигновена) химическа трансформация на вещество, в резултат на което неговата химическа енергия се превръща в енергия на силно компресирано и нагрято газове, които извършват работа при разширяването си.

Горното определение дава три характерни черти на „експлозия“:

• 
  висока скорост на химична трансформация;
• 
  образуването на газообразни продукти от химическо разлагане на вещество - силно компресирани и нагрети газове, които играят ролята на „работна течност“;
• 
  екзотермична реакция.

И трите тези характеристики играят ролята на основни фактори и са задължителни условияексплозия. Липсата на поне един от тях води до обикновени химични реакции, в резултат на които превръщането на веществата няма характер на експлозивен процес.

Нека разгледаме по-подробно факторите, които определят експлозията.

Екзотермичностреакцията е най-важното условие за експлозия. Това се обяснява с факта, че експлозивната експлозивна експлозия се възбужда от външен източник, който има малко количество енергия. Тази енергия е достатъчна само за да предизвика реакция на експлозивна трансформация на малка маса експлозив, разположен в точка на линията или равнината на започване. Впоследствие процесът на експлозия се разпространява спонтанно в експлозивната маса от слой на слой (слой по слой) и се поддържа от енергията, освободена в предишния слой. Количеството отделена топлина в крайна сметка определя не само възможността за саморазпространение на процеса на експлозия, но и неговата полезно действие, тоест производителността на продуктите на експлозията, тъй като първоначалната енергия на работния флуид (газовете) се определя изцяло от топлинния ефект на химическата реакция на „експлозията“.

Висока скорост на разпространение на реакциятаексплозивната трансформация е негова характерна особеност. Процесът на експлозия на някои експлозиви протича толкова бързо, че изглежда, че реакцията на разлагане настъпва мигновено. Обаче не е така. Скоростта на разпространение на взривна експлозия, макар и голяма, има крайна стойност (максималната скорост на разпространение на експлозивна експлозия не надвишава 9000 m/s).

Наличието на силно компресирани и нагрети газообразни продуктисъщо е едно от основните условия за взрив. Разширявайки се рязко, компресираните газове предизвикват удар в околната среда, възбуждайки в нея ударна вълна, която извършва планираната работа. По този начин скокът (разликата) в налягането на границата между експлозива и околната среда, който се случва в началния момент, е много характерен признак на експлозия. Ако по време на реакция на химична трансформация не се образуват газообразни продукти (т.е. няма работен флуид), реакционният процес не е експлозивен, въпреки че реакционните продукти могат да имат висока температура, без да имат други свойства, те не могат да създадат скок на налягането и следователно , не може да работи.

Необходимостта от наличието и на трите фактора, разглеждани в явлението експлозия, ще бъде илюстрирана с някои примери.

Пример 1 Изгаряне на въглища:

C + O 2 = CO 2 + 420 (kJ).

При горенето се отделя топлина (има екзотермия) и се образуват газове (има работен флуид). Реакцията на горене обаче е бавна. Следователно процесът не е експлозивен (няма по-висока скорост на химична трансформация).

Пример 2 Термитно изгаряне:

2 Al + Fe 2 O 3 = Al 2 O 3 + 2 Fe +830 (kJ).

Реакцията протича много интензивно и е придружена голяма сумаотделена топлина (енергия). Въпреки това, получените продукти от реакцията (шлаки) не са газообразни продукти, въпреки че имат висока температура (около 3000 o C). Реакцията не е експлозия (няма работна течност).

Пример 3 Експлозивна трансформация на TNT:

C 6 H 2 (NO 2) 3 CH 3 = 2 CO + 1,2 CO 2 + 3,8 C + 0,6 H 2 + 1,6 H 2 O +

1.4N2 +0.2 NH3 +905 (kJ).

Пример 4 Експлозивно разлагане на нитроглицерин:

C 3 H 5 (NO 3) 3 = 3CO 2 +5 H 2 O + 1.5N 2 + Q (kJ).

Тези реакции протичат много бързо, отделя се топлина (реакциите са екзотермични), а газообразните продукти на експлозията, разширявайки се, вършат работа. Реакциите са експлозивни.

Трябва да се има предвид, че горните основни фактори, определящи експлозията, не трябва да се разглеждат изолирано, а в тясна връзка помежду си и с условията на процеса. При някои условия реакцията на химическо разлагане може да протече спокойно, докато при други може да бъде експлозивна. Пример за това е реакцията на изгаряне на метан:

CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O + 892 (kJ).

Ако изгарянето на метан става на малки порции и взаимодействието му с атмосферния кислород се извършва по протежение на фиксирана контактна повърхност, реакцията има характер на стабилно горене (има екзотермичност, има образуване на газ, няма висока скорост на процеса - няма експлозия) . Ако метанът е предварително смесен с кислород в значителен обем и се започне горене, скоростта на реакцията ще се увеличи значително и процесът може да стане експлозивен.

Трябва да се отбележи, че високата скорост и екзотермичният характер на процеса създава впечатлението, че експлозивите имат изключително голям енергиен резерв. Обаче не е така. Както следва от данните, дадени в таблица 2.1, по отношение на съдържанието на топлина (количеството топлина, отделена по време на експлозията на 1 kg вещество), някои запалими вещества са много по-добри от експлозивите.

Таблица 2.1 - Топлосъдържание на някои вещества

Разликата между процеса на експлозия и конвенционалните химични реакции е по-голямата обемна концентрация на освободената енергия. При някои експлозиви процесът на експлозия протича толкова бързо, че цялата освободена енергия в първия момент се концентрира почти в първоначалния обем, зает от експлозива. Невъзможно е да се постигне такава концентрация на енергия при реакции от различен вид, например при изгаряне на бензин в автомобилни двигатели.

Големите обемни концентрации на енергия, създадени по време на експлозия, водят до образуването на специфични енергийни потоци (специфичният енергиен поток е количеството енергия, предадено през единица площ за единица време, размер във W / m 2) с висока интензивност, което предопределя по-голямата разрушителната способност на експлозията.

2.1. Класификация на експлозивните процеси

Следните фактори оказват решаващо влияние върху естеството на процеса на експлозия и неговия краен резултат:

• 
  естеството на взривното вещество, т.е. неговите физикохимични свойства;
• 
  условия за възбуждане на химична реакция;
• 
  условия, при които протича реакцията.

Комбинираното влияние на тези фактори определя не само скоростта на разпространение на реакцията в цялата експлозивна маса, но и самия механизъм на реакцията на химическо разлагане във всеки реагиращ слой. Ако например подпалите парче тротил, то на открито то бавно ще гори с „димящ“ пламък, а скоростта на горене не надвишава няколко части от сантиметър в секунда. Освободената енергия ще се изразходва за нагряване на въздуха и други тела в близост. Ако реакцията на разлагане на такова парче TNT се възбуди от действието на капсула-детонатор, тогава експлозията ще настъпи в рамките на няколко десетки микросекунди, докато продуктите на експлозията ще извършат рязък удар във въздуха и околните тела, вълнувайки ударна вълна в тях и произвеждаща работа. Енергията, освободена по време на експлозията, ще бъде изразходвана за извършване на работата по оформяне, унищожаване и изхвърляне на околната среда (камък, руда и др.).

Общото и в двата разгледани примера е, че химичното разлагане по маса (обем) на TNT става последователно от един слой в друг. Въпреки това, скоростта на разпространение на реагиращия слой и механизмът на разлагане на частиците TNT в реагиращия слой ще бъдат напълно различни във всеки случай. Естеството на процесите, протичащи в реагиращия експлозивен слой, в крайна сметка определя скоростта на разпространение на реакцията. Обратното твърдение обаче също е вярно: скоростта на разпространение на химична реакция също може да се използва, за да се съди за нейния механизъм. Това обстоятелство позволи да се постави скоростта на реакцията на експлозивна трансформация като основа за класификацията на експлозивните процеси. Въз основа на скоростта на протичане на реакцията и нейната зависимост от условията експлозивните процеси се разделят на следните основни типове: изгаряне, експлозия (действителен взрив) и детонация .

Горивни процесипротичат сравнително бавно (от 10 -3 до 10 m/s), докато скоростта на горене значително зависи от външното налягане. Колкото по-голямо е налягането в околната среда, толкова по-голяма е скоростта на горене. На открито горенето протича спокойно. В ограничен обем процесът на горене се ускорява и става по-енергичен, което води до бързо повишаване на налягането на газообразните продукти. В този случай газообразните продукти на горене придобиват способността да произвеждат хвърляща работа. Горенето е характерен вид експлозивна трансформация на барута и ракетните горива.

Истинската експлозияВ сравнение с горенето, това е качествено различна форма на разпространение на процеса. Отличителни чертиексплозия са: рязък скок на налягането в мястото на експлозията, променлива скорост на разпространение на процеса, измерена в хиляди метри в секунда и относително слабо зависима от външните условия. Естеството на експлозията е рязко въздействие на газове върху околната среда, което води до фрагментация и тежки деформациипредмети, намиращи се в близост до мястото на експлозията. Процесът на експлозия се различава значително от горенето по естеството на разпространението си. Ако по време на горене енергията се прехвърля от реагиращия слой към съседния невъзбуден взривен слой чрез топлопроводимост, дифузия и излъчване, тогава по време на експлозия енергията се прехвърля чрез компресиране на веществото от ударна вълна.

Детонацияпредставлява стационарна формапроцес на експлозия. Скоростта на детонация по време на експлозия при дадени условия не се променя и е най-важната константа на даден експлозив. В условията на детонация се постига максимален "разрушителен" ефект на експлозията. Механизмът за възбуждане на реакцията на експлозивна трансформация по време на детонация е същият като по време на самата експлозия, т.е. прехвърлянето на енергия от слой на слой става под формата на ударна вълна.

Експлозията заема междинно положение между горенето и детонацията. Въпреки че механизмът на пренос на енергия по време на експлозия е същият като по време на детонация, процесите на пренос на енергия под формата на топлопроводимост, радиация, дифузия и конвенция не могат да бъдат пренебрегнати. Ето защо експлозията понякога се счита за нестационарна, съчетаваща комбинацията от ефекти на изгаряне, детонация, разширяване на газообразни продукти и други физически процеси. За едно и също взривно вещество, при същите условия, реакцията на експлозивна трансформация може да се класифицира като интензивно горене (барут в оръжейна цев). При други условия процесът на експлозивна трансформация на същото взривно вещество протича под формата на експлозия или дори детонация (например експлозия на същия барут в дупка). И въпреки че по време на експлозия или детонация има характерни за горенето процеси, тяхното влияние върху общия механизъм на разлагане на експлозива е незначително.

2.2. Класификация на експлозивите

Понастоящем са известни огромен брой химични вещества, които са способни на експлозивни реакции на разлагане, броят им непрекъснато нараства. По своя състав, физични и химични свойства, по способността си да възбуждат реакции на експлозия в тях и по своето разпространение тези вещества се различават значително едно от друго. За удобство при изучаване на експлозиви те се комбинират в определени групи според различни знаци. Ще се съсредоточим върху три основни класификационни характеристики:

• 
  по състав;
• 
  по уговорка;
• 
  чрез чувствителност към експлозивна трансформация (експлозивност).

По съставвсички експлозиви се разделят на хомогенни експлозивни химически съединения и експлозивни смеси.

Експлозивните химични съединения са нестабилни химични системи, които под въздействието на външни влияния са способни на бързи екзотермични трансформации, в резултат на което пълно прекъсваневътрешномолекулни връзки и последваща рекомбинация на свободни атоми, йони, групи от атоми в термодинамично стабилни продукти (газове). Повечето експлозиви в тази група са кислородсъдържащи органични съединения и техните химическа реакцияразлагането е реакция на пълно и частично вътрешномолекулно окисление. Примери за такива PVV включват TNT и нитроглицерин (като компоненти на PVV). Съществуват обаче и други експлозивни съединения (оловен азид , Рb(N 3 ) 2 ), несъдържащ кислород, способен на екзотермични реакции на химическо разлагане по време на експлозия.

Експлозивните смеси са системи, състоящи се от поне два химически несвързани компонента. Обикновено един от компонентите на сместа е вещество, относително богато на кислород (окислител), а вторият компонент е запалимо вещество, което изобщо не съдържа кислород или го съдържа в количества, недостатъчни за пълно вътрешномолекулно окисление. Първите включват черен барут, емулсионни експлозиви, вторите включват амотол, гранулити и др.

Трябва да се отбележи, че има така наречената междинна група експлозивни смеси:

• 
  вещества от едно и също естество (експлозивни химични съединения) с различно съдържание активен кислород(тротил, хексоген).
• 
  експлозивно химическо съединение в инертен пълнител (динамит).

Експлозивните смеси (като експлозивни химически съединения) могат да бъдат в газообразно, течно и твърдо състояние.

По предназначениеЕксплозивите се разделят на четири основни групи:

• 
  иницииране на експлозиви;
• 
  бризантни експлозиви (включително класа на индустриалните експлозиви);
• 
  пропелентни експлозиви (прах и гориво);
• 
  пиротехнически състави (включително PVV, черен барут и други възпламенители).

Отличителна черта IVV е техен висока чувствителностна външни влияния (удар, пробиване, електричество, огнен лъч), експлодират в незначителни количества и причиняват експлозивна трансформация на други експлозиви, които са много по-малко чувствителни.

Силните експлозиви имат голям запас от енергия и са по-малко чувствителни към ефектите на първоначалните импулси.

Основният вид химично разлагане на експлозиви и BrVVs е детонацията.

Характерен признак (тип) на химическо разлагане на взривните вещества е изгарянето. За пиротехническите състави основният тип реакция на експлозивна трансформация също е изгарянето, въпреки че някои от тях са способни на реакция на експлозия. Повечето пиротехнически състави са смеси (механични) от горими вещества и окислители с различни циментиращи и специални добавки, които създават определен ефект.

По чувствителностЕксплозивите за експлозивна трансформация се разделят на:

• 
  първичен;
• 
  втори;
• 
  третичен

Основната категория включва иницииращи EV. Вторичната категория включва силни експлозиви. Тяхната детонация е по-трудна за иницииране от тази на експлозиви; те са по-малко опасни в обращение, въпреки че са по-мощни. Детонацията на експлозивни експлозиви (вторични) се възбужда от експлозията на иницииращи агенти.

Третичната категория включва експлозиви със слабо изразени експлозивни свойства. Типични представители на третични експлозиви могат да се считат за амониев нитрат и емулсия на окислител в гориво (емулсионни експлозиви). Третичните експлозиви са практически безопасни за работа; много е трудно да се започне реакция на разлагане в тях. Често тези вещества се класифицират като неексплозивни. Но пълното пренебрегване на експлозивните им свойства може да доведе до трагични последици. Когато третичните експлозиви се смесват със запалими материали или когато се добавят сенсибилизатори, тяхната експлозивност се увеличава.

2.3. Обща информация за детонацията, характеристики

детонация на промишлени експлозиви

Според хидродинамичната теория детонацията се счита за движение на зона на химическа трансформация по протежение на експлозив, задвижван от ударна вълна с постоянна амплитуда. Амплитудата и скоростта на движение на ударната вълна са постоянни, тъй като дисипативните загуби, придружаващи ударното компресиране на веществото, се компенсират от топлинната реакция на трансформацията на експлозива. Това е една от основните разлики между детонационна вълна и ударна вълна, чието разпространение в химически неактивни материали е придружено от намаляване на скоростта и параметрите на вълната (затихване).

Детонацията на различни твърди експлозиви става със скорости от 1500 до 8500 m/s.

Основната характеристика на детонацията на взривното вещество е скоростта на детонация, т.е. скоростта на разпространение на детонационната вълна по протежение на взривното вещество. Поради много бързата скорост на разпространение на детонационната вълна по протежение на взривния заряд, промените в неговите параметри [налягане ( Р), температура ( T), сила на звука ( V)] отпред, вълните се появяват рязко, като при ударна вълна.

Схема за промяна на параметрите ( P,T,V) по време на детонация на твърдо взривно вещество е показано на фигура 2.1.

Фигура 2.1 - Схема на промените в параметрите при детонация на твърди взривни вещества

налягане ( Р) нараства рязко в предната част на ударната вълна и след това започва постепенно да спада в зоната на химическа реакция. температура Tсъщо се увеличава рязко. но в по-малка степен от Р, а след това, докато химическата трансформация протича, експлозивът се увеличава леко. Сила на звука Vзаета от взривното вещество, поради високото налягане, намалява и остава практически непроменена до края на превръщането на взривното вещество в детонационни продукти.

Хидродинамична теория на детонацията (руски учен V.A. Mikhalson (1890), английски учен физик D. Chapman, френски учен физик E. Jouguet), основана на теорията на ударната вълна (Yu.B. Khariton, Ya.B. Zeldovich, LD Landau) , дава възможност, използвайки данни за топлината на трансформация на експлозиви и за свойствата на продуктите от детонация (средно молекулно тегло, топлинен капацитет и др.), да се установи математическа връзка между скоростта на детонация, скоростта на движение на експлозията продукти, обемът и температурата на детонационните продукти.

За установяване на тези зависимости се използват общоприети уравнения, които изразяват законите за запазване на материята, импулса и енергията по време на прехода от първоначалния експлозив към неговите детонационни продукти, както и така нареченото уравнение на Жуге и уравнението на детонационното състояние продукти, изразяващи връзката между основните характеристики на продуктите на експлозията. Според уравнението на Жуге, по време на постоянен процес скоростта на детонация дравна на сумата от скоростта на движение на детонационните продукти зад фронта  и скоростта на звука св продукти на детонация:

D =  +s. (2.1)

За продуктите на детонация на „газове“, които имат относително ниско налягане, се използва добре известното уравнение на състоянието на идеалните газове:

PV=RT (2.2)

Където П- налягане,

V –специфичен обем,

Р– газова константа,

T- температура.

За детонационни продукти на кондензирани експлозиви L.D. Ландау и К.П. Станюкович извежда уравнението на състоянието:

PV н =конст , (2.3)

Където ПИ V- налягане и обем на продуктите на експлозията в момента на образуването им;

n= 3 - показател в уравнението на състоянието за кондензирани взривни вещества (индекс на политропност) при плътност на взривното вещество >1.

Скорост на детонация според хидродинамичната теория

, (2.4)

Където - топлина на експлозивна трансформация.

Въпреки това стойностите, получени от този израз
винаги са надценени, дори като се вземе предвид променливата, в зависимост от експлозивната плътност, стойност " н" Въпреки това, за редица оценки е полезно да се използва такава зависимост в общ изглед:

D = ƒ (стр О )
, (2.5)

Където стр О– експлозивна плътност.

За приблизителни оценки на скоростта на детонация на ново вещество (ако не е възможно да се определи експериментално), може да се използва следната връзка:

, (2.6)

Къде е индексът " х" се отнася до неизвестно (ново вещество) и " ТОВА" - към еталонната с известна скорост на детонация при еднакви плътности и приети близки стойности на политропа ( н).

По този начин скоростта на детонация зависи от три основни характеристики на експлозива: топлината на неговата експлозия, плътността и състава на продуктите на експлозията (чрез „ н" И " М * »).

Трансформацията на експлозиви под формата на детонация е най-желателна, тъй като осигурява значителна скорост на химическа трансформация и създава най-високо налягане и плътност на продуктите на експлозията. Тази разпоредба може да се спази при условието, формулирано от Ю. Б. Харитон:

   , (2.7)

Където  - продължителност на химическата трансформация на взривните вещества;

 - време на диспергиране на изходното взривно вещество.

Ю. Б. Харитон въведе концепцията за критичен диаметър, чиято стойност е една от най-важните характеристики BB. Връзката между времето за реакция и времето на дисперсия ни позволява да дадем правилно обяснение за наличието на критичен или ограничаващ диаметър за всеки експлозив.

Ако вземем скоростта на звука в продуктите на експлозията през „ с", и диаметърът на заряда през "д",тогава времето на разпръскване на веществото може да се определи приблизително от израза

. (2.8)

Като се има предвид, че условието за възможност за детонация  >, може да се запише >, откъде идва критичния диаметър, т.е. най-малкият диаметър, при който все още може да възникне стабилна детонация на експлозив, ще бъде равен на:

д кр =с. (2.9)

От този израз следва, че всеки фактор, който увеличава времето за разпръскване на вещество, трябва да допринесе за детонация (черупка, увеличаване на диаметъра). Ще има и фактори, които ускоряват процеса на химична трансформация на взривни вещества в детонационна вълна (въвеждане на високоактивни взривни вещества - мощни и податливи).

Експерименталните измервания показват асимптотичния характер на нарастването на скоростта на детонация с увеличаване на диаметъра на заряда. Започвайки от максималния диаметър на заряда д и т.н, при по-нататъшно увеличаване скоростта практически не се увеличава (Фигура 2.2).

Фигура 2.2 - Зависимост на скоростта на детонация дна диаметъра на заряда д ч :

д И-идеална скорост на детонация; д кр– критичен диаметър; д и т.н– максимален диаметър.

От плътността на взривното вещество и неговата хомогенност зависят и критичните геометрични характеристики на заряда. За отделните експлозиви плътността намалява с увеличаване на плътността. д кр, до областта, близка до плътността на единичен кристал, където, както показа А. Я. Апин, може да се наблюдава леко увеличение д кр(например за TNT).

Ако диаметърът на заряда на взривното вещество е значително по-голям от критичния, тогава увеличаването на плътността на взривното вещество води до увеличаване на скоростта на детонация, достигайки граница при максимално възможната плътност на взривното вещество.

За експлозиви от амониев нитрат критичните диаметри са относително големи. В често използваните заряди ефектът от плътността е двоен: увеличаването на плътността първоначално води до увеличаване на скоростта на детонация ( д), а след това с по-нататъшно увеличаване на плътността, скоростта на детонация започва да пада и детонацията може да се разпадне. За всеки експлозив от амониев нитрат, в зависимост от условията на употреба, има своя собствена „критична“ плътност. Критична е максималната плътност, при която (при дадени условия) все още е възможна стабилна детонация на експлозив. При леко увеличаване на плътността на "заряда" над критичната стойност, детонацията избледнява.

Критична плътност ( стр кр) (максимални точки на кривата D= ( О ) ) не е константа на конкретен промишлен експлозив, определена от неговия химичен състав. Тя се променя с промяна физически характеристикиВзривни вещества (размери на частиците, равномерно разпределение на съставните частици в масата на веществото), напречни размери на зарядите, наличие и свойства на обвивката на заряда.

Въз основа на тези идеи вторичните експлозиви се разделят на две големи групи. За експлозиви от тип 1, които включват главно мощни мономолекулни експлозиви (TNT, хексоген и др.), Критичният диаметър на стационарната детонация намалява с увеличаване на плътността на експлозива. За експлозиви от тип 2, напротив, критичният диаметър се увеличава с намаляване на порьозността (увеличаване на плътността) на експлозива. Представители на тази група са например амониев нитрат, амониев перхлорат и редица смесени индустриални експлозиви: ANFO (амониев нитрат + дизелово гориво); емулсионни експлозиви и др.

За експлозиви тип 1, скоростта на детонация дцилиндричен заряд с диаметър днараства монотонно с увеличаване на плътността  Оексплозивен. За експлозиви от тип 2 скоростта на детонация първо се увеличава, когато порьозността на експлозива намалява, достига максимум и след това намалява, докато детонацията спре при така наречената критична плътност. Немонотонно поведение на зависимост D= ( О ) за смесени (промишлени) експлозиви е свързано с трудно филтриране на експлозивни газове, поглъщане на енергията на детонационната вълна от инертни добавки, многоетапна експлозивна трансформация на отделни компоненти, непълно смесване на продуктите на експлозията на компонентите и редица други фактори.

Смята се, че с намаляването на порьозността на експлозива скоростта на детонация първо се увеличава поради увеличаване на специфичната енергия на експлозията Q V, защото D~
, а след това намалява поради посочените по-горе причини.

2.4. Основни характеристики на експлозивите.

Експлозивна чувствителност

Откакто се появиха експлозиви, те бяха инсталирани висока опасностпри механични и топлинни въздействия (удар, триене, вибрации, нагряване). Способността на експлозивите да експлодират при механични въздействия се определя като чувствителност към механични въздействия, а способността на взривните вещества да експлодират при топлинни въздействия се определя като чувствителност към топлинни въздействия (термичен импулс). Интензитетът на удара или, както се казва, големината на минималния начален импулс, необходим за иницииране на реакция на експлозивно разлагане, може да бъде различен за различните експлозиви и зависи от тяхната чувствителност към определен тип импулс.

Да се ​​оцени безопасността на производството, транспортирането и съхранението на промишлени взривни вещества голямо значениепридобиват своята чувствителност към външни влияния.

Съществуват различни физически модели на възникване и развитие на експлозия на местно ниво външни влияния(удар, триене). При изследването на експлозивната чувствителност са широко разпространени две концепции за причините за експлозия при механични въздействия - термични и нетермични.Всичко за причините за експлозия поради термично въздействие (нагряване) е ясно и недвусмислено.

Според нетермична теория– възбуждането на експлозия се причинява от деформацията на молекулите и разрушаването на вътрешномолекулните връзки поради прилагането на определени критични налягания на равномерни напрежения на компресия или срязване върху веществото. В съответствие със топлинна теорияПри възникване на експлозия енергията на механичното действие се разсейва (разсейва) под формата на топлина, което води до нагряване и възпламеняване на експлозива. При създаването на идеи за термичната природа на чувствителността на експлозивите, идеите и методите на теорията на топлинната експлозия, разработена от академиците Н. Н. Семенов, Ю. Б. Харитон и Я. Б. Зелдович, Д. А. Франк-Каменецки, А. Г. Мержанов.

Тъй като скоростта на термично разлагане на експлозиви, която определя възможността за протичане на реакция чрез механизма на термична експлозия, е експоненциална функция на температурата (закон на Арениус: k=k О д - E/RT), тогава става ясно защо не общото количество разсеяна топлина, а нейното разпределение върху обема на експлозива трябва да играе решаваща роля в процесите на иницииране на експлозия. В това отношение изглежда естествено, че различните пътища, по които механичната енергия се превръща в топлина, са неравни помежду си. Тези идеи бяха отправна точка за създаването на локално-термична (фокална) теория за иницииране на експлозия. (Н. А. Холево, К. К. Андреев, Ф. А. Баум и др.).

Според фокалната теория на възбуждането на експлозията, енергията на механичното действие не се разсейва равномерно в целия обем на експлозива, а се локализира в отделни зони, които по правило са физически и механични нехомогенности на експлозива. Температурата на такива области („горещи точки“) е много по-висока от температурата на заобикалящото го хомогенно тяло (вещество).

Какви са причините за появата на гореща точка при механично въздействие върху взривно вещество? Може да се счита, че вътрешното триене е основният източник на нагряване на вископластични тела, които имат хомогенна физическа структура. Високотемпературните горещи точки в течните експлозиви при ударно-механични въздействия са свързани главно с адиабатно компресиране и нагряване на газ или експлозивни пари в малки мехурчета, разпръснати из целия обем на течния експлозив.

Какъв е размерът на горещите точки? Максималният размер на горещите точки, които могат да доведат до експлозивна експлозия при механично напрежение, е 10 -3 - 10 -5 cm, необходимото повишаване на температурата в горещите точки достига 400-600 K, а продължителността на нагряване варира от 10 -4 до 10 -6 s.

Л. Г. Болховитинов заключава, че има минимален размермехур, който може да се свие адиабатично (без топлообмен с околната среда). За типични условия на механичен удар стойността му е около 10 -2 см. Филмът на срутването на въздушната кухина е представен на Фигура 2.3

Фигура 2.3 - Етапи на свиване на балона по време на компресия

Какво определя чувствителността на експлозивите и кои фактори влияят на нейната стойност?

Такива фактори включват агрегатното състояние, температурата и плътността на веществото, както и наличието на примеси в експлозива. С повишаване на температурата на експлозива се увеличава неговата чувствителност към удар (триене). Такъв очевиден постулат обаче не винаги е ясен на практика. Като доказателство за това винаги се дава пример, когато заряди от амониев нитрат с добавка на мазут (3%) и пясък (5%), в средата на които са поставени стоманени плочи, експлодират при изстрел от куршум при нормално температура, но не експлодира при същите условия с предварително нагряване на заряда до 60 0 S. S. M. Муратов посочи, че в този пример факторът на промяна на физическото състояние на заряда при промяна на температурата и, което е особено важно, условията на междугранично триене между движещия се обект и заряда на взривното вещество не се вземат предвид. Ефектът на температурата често се компенсира от други фактори, свързани с температурата.

Увеличаването на плътността на експлозива обикновено намалява чувствителността към удар (триене).

Чувствителността на експлозивите може да бъде специално регулирана чрез въвеждане на добавки. За намаляване на чувствителността на експлозивите се въвеждат флегматизатори, а за повишаването им се въвеждат сенсибилизатори.

В практиката често можете да срещнете такива сенсибилизиращи добавки - пясък, малки скални частици, метални стърготини, стъклени частици.

TNT, който в чистата си форма произвежда 4-12% експлозии при тестване за чувствителност към удар, дава 29% експлозии, когато към него се добавят 0,25% пясък, и 100% експлозии, когато се въведе с 5% пясък. Сенсибилизиращият ефект на примесите се обяснява с факта, че включването на твърди вещества във взривните вещества допринася за концентрацията на енергия върху твърдите частици и техните остри ръбове при удар и улеснява условията за създаване на локални „горещи точки“.

Веществата с твърдост, по-малка от твърдостта на експлозивните частици, омекотяват удара, създават възможност за свободно движение на експлозивни частици и по този начин намаляват вероятността от концентрация на енергия в отделни „точки“. Като флегматизатори обикновено се използват нискотопими вещества, мазни течности с добра обгръщаща способност и висок топлинен капацитет: парафин, церезин, вазелин, различни масла. Водата също е флегматизатор за експлозиви.

2.5. Практическа оценка на експлозивната чувствителност

За практическа оценка (определяне) на параметрите на чувствителността има различни методи.

2.5.1. Чувствителност на експлозивите към топлина

въздействие (импулс)

Минималната температура, при която за условно определен период от време вложената топлина става по-голяма от отвеждането на топлина и химическата реакция, поради самоускоряване, придобива характера на експлозивна трансформация, се нарича точка на възпламеняване.

Точката на възпламеняване зависи от условията на експлозивния тест - размер на пробата, дизайн на устройството и скорост на нагряване, поради което условията на теста трябва да бъдат строго регламентирани.

Периодът от време от началото на нагряването при дадена температура до появата на огнището се нарича период на забавяне на светкавицата.

Закъснението на светкавицата е по-кратко, колкото по-висока е температурата, на която е изложено веществото.

За да определите точката на възпламеняване, която характеризира чувствителността на експлозива към топлина, използвайте устройство „за определяне на точката на възпламеняване“ (проба от взривното вещество е 0,05 g, минималната температура, при която възниква светкавица 5 минути след поставянето на експлозива в загрята баня).

Пламната точка е за

Чувствителността на експлозивите към нагряване се характеризира по-пълно с крива, показваща зависимостта

T av = ƒ(τ задник).

и в

Фигура 2.4 - Зависимост на времето за забавяне на светкавицата (настройка τ) от температурата на нагряване ( О СЪС) - график " А", а също и зависимостта в логаритмична форма (координати на Арениус) lgτ задник - ƒ(1/T, K)- график " V».

2.5.2. Чувствителност към огън

(запалимост)

Промишлените експлозиви се тестват за чувствителност към огнения лъч на огнеупорния кабел. За да направите това, 1 g PVV се поставя в епруветка, монтирана на стойка. Краят на OSHA се вкарва в епруветката така, че да е на разстояние 1 см от експлозива. Когато кабелът гори, пламъчният лъч, действащ върху експлозива, може да предизвика запалването му. При взривни операции се използват само тези експлозиви, които не дават нито един проблясък или експлозия в 6 паралелни определения. Експлозиви, които не издържат на такъв тест, като барут, се използват при взривни операции само в изключителни случаи.

В друга версия на теста се определя максималното разстояние, на което експлозивът все още се запалва.

Взривните вещества отдавна са част от човешкия живот. Тази статия ще ви разкаже какви са те, къде се използват и какви са правилата за тяхното съхранение.

Малко история

От незапомнени времена човекът се е опитвал да създаде вещества, които при определено външно въздействие да предизвикат експлозия. Естествено, това не е направено с мирни цели. А едно от първите широко известни взривни вещества беше легендарният гръцки огън, чиято рецепта все още не е известна точно. Това е последвано от създаването на барута в Китай около 7 век, който, напротив, първо е бил използван за развлекателни цели в пиротехниката и едва след това е адаптиран за военни нужди.

В продължение на няколко века се утвърди мнението, че барутът е единственият познато лицеексплозивен. Едва в края на 18-ти век е открит сребърен фулминат, който е известен под необичайното име „експлозивно сребро“. Е, след това откритие се появи пикринова киселина, „живачен фулминат“, пироксилин, нитроглицерин, тротил, хексоген и т.н.

Понятие и класификация

Казано просто на прост език, експлозивните вещества са специални вещества или смеси от тях, които могат да експлодират при определени условия. Тези състояния могат да включват повишена температура или налягане, шок, шок, звуци със специфични честоти, както и интензивно осветление или дори леко докосване.

Например, ацетиленът се счита за едно от най-известните и широко разпространени експлозивни вещества. Това е безцветен газ, който освен това е без мирис в чистата си форма и е по-лек от въздуха. Ацетиленът, използван в производството, се характеризира с остра миризма, която му се придава от примеси. Той е широко разпространен в газовото заваряване и рязане на метали. Ацетиленът може да експлодира при температури над 500 градуса по Целзий или при продължителен контакт с мед, както и сребро при удар.

В момента са известни много експлозивни вещества. Те се класифицират по много критерии: състав, агрегатно състояние, експлозивни свойства, области на приложение, степен на опасност.

Според посоката на приложение експлозивите могат да бъдат:

• промишлени (използвани в много индустрии: от минно дело до обработка на материали);
• експериментален;
• военни;
• със специално предназначение;
• антисоциална употреба (често това включва домашно приготвени смеси и вещества, които се използват за терористични и хулигански цели).

Ниво на опасност

Също така, като пример, можем да разгледаме експлозивните вещества според тяхната степен на опасност. На първо място са газовете на базата на въглеводороди. Тези вещества са склонни към произволна детонация. Те включват хлор, амоняк, фреони и т.н. Според статистиката почти една трета от инцидентите, в които експлозивните вещества са главните действащи лица, са свързани с въглеводородни газове.

Следва водородът, който при определени условия (например, когато се комбинира с въздух в съотношение 2:5) става най-експлозивен. Е, тази челна тройка по отношение на степента на опасност допълват няколко течности, които са склонни към възпламеняване. На първо място, това са изпарения от мазут, дизелово гориво и бензин.

Експлозиви във войната

Експлозивите се използват навсякъде във военните дела. Има два вида експлозия: изгаряне и детонация. Поради факта, че барутът гори, когато експлодира в затворено пространство, не се получава разрушаване на гилзата, а образуването на газове и изхвърлянето на куршум или снаряд от цевта. TNT, хексоген или амонал просто детонират и създават взривна вълна, налягането се повишава рязко. Но за да възникне процесът на детонация, е необходимо външно въздействие, което може да бъде:

• механични (удар или триене);
• термичен (пламък);
• химически (реакция на експлозив с друго вещество);
• детонация (експлозия на един експлозив възниква до друг).

Въз основа на последната точка става ясно, че могат да се разграничат два големи класа експлозиви: съставни и индивидуални. Първите се състоят главно от две или повече вещества, които не са химически свързани едно с друго. Случва се, че поотделно такива компоненти не са способни на детонация и могат да проявят това свойство само когато са в контакт един с друг.

Също така, в допълнение към основните компоненти, съставът на композитен експлозив може да съдържа различни примеси. Тяхното предназначение също е много широко: регулиране на чувствителността или висока експлозивност, отслабване или подобряване на експлозивните характеристики. Тъй като в напоследъкТъй като глобалният тероризъм се разпространява все повече и повече с помощта на примеси, стана възможно да се открие къде е направен експлозив и да се намери с помощта на кучета за следене.

С индивидуалните всичко е ясно: понякога те дори не се нуждаят от кислород за положителна топлинна мощност.

Бризантност и висока експлозивност

Обикновено, за да се разбере мощността и силата на експлозива, е необходимо да имате разбиране за характеристики като яркост и висока експлозивност. Първият означава способността да се унищожават околните обекти. Колкото по-голям е бризантът (който между другото се измерва в милиметри), толкова по-подходящо е веществото като пълнеж за авиобомба или снаряд. Силните експлозиви ще създадат силна ударна вълна и ще придадат по-голяма скорост на летящите фрагменти.

Високата експлозивност означава способността да се изхвърлят околните материали. Измерва се в кубични сантиметри. Силните експлозиви често се използват при работа с почва.

Мерки за безопасност при работа с експлозивни вещества

Списъкът с наранявания, които човек може да получи поради инциденти с експлозиви, е много, много обширен: термични и химически изгаряния, сътресение, нервен шок от удар, наранявания от фрагменти от стъклени или метални контейнери, съдържащи експлозивни вещества, увреждане на тъпанчето. Следователно предпазните мерки при работа с експлозивни вещества имат свои собствени характеристики. Например, когато работите с тях, е необходимо да имате предпазен екран от дебело органично стъкло или друг издръжлив материал. Също така, тези, които пряко работят с експлозивни вещества, трябва да носят защитна маска или дори каска, ръкавици и престилка, изработени от устойчив материал.

Съхранението на експлозивни вещества също има свои собствени характеристики. Например незаконното им съхранение има последици под формата на отговорност, съгласно Наказателния кодекс на Руската федерация. Трябва да се предотврати замърсяването на съхраняваните експлозивни вещества с прах. Контейнерите, които ги съдържат, трябва да бъдат плътно затворени, за да се предотврати навлизането на пари заобикаляща среда. Пример са токсични експлозивни вещества, чиито пари могат да причинят и двете главоболиеи замаяност и парализа. Горимите взривоопасни вещества се съхраняват в изолирани складове с огнеупорни стени. Местата, където се намират експлозивни химикали, трябва да бъдат оборудвани с противопожарно оборудване.

Епилог

Така че експлозивите могат да бъдат както верен помощник на човек, така и враг, ако се борави и съхранява неправилно. Ето защо е необходимо да спазвате правилата за безопасност възможно най-стриктно, а също и да не се опитвате да се преструвате на млад пиротехник и да правите домашно приготвени взривни вещества.

ЕКСПЛОЗИВИ. 1.1 Обща информация за експлозивите

1.1 Обща информация за експлозивите

Експлозивите са отделни съединения или смеси, способни на бърза, саморазпространяваща се химическа трансформация (експлозия) с образуване на големи количества газове и топлина. Експлозивите могат да бъдат твърди, течни и газообразни.

Експлозията се характеризира с:

Висока скорост на химична трансформация (до 8–9 km/s);

Екзотермичност на реакцията (около 4180–7520 kJ/kg);

Образуване на голямо количество газообразни продукти (300-1000 l/kg);

Саморазпространение на реакцията.

Неизпълнението на поне едно от посочените условия изключва възникването на експлозия.

Бързото образуване на големи обеми газове и нагряването на последните поради топлината на реакциите при високи температури причинява внезапно развитие на високо налягане на мястото на експлозията. Източникът е енергията на компресираните газообразни продукти на експлозията механична работаза различни видове използване на експлозиви. За разлика от изгарянето на конвенционалните горива, реакцията на експлозия на експлозиви протича без участието на атмосферен кислород и поради високата скорост на процеса позволява да се получи огромна мощност в малък обем.

Така за изгарянето на 1 kg въглища са необходими около 11 m 3 въздух и се отделят приблизително 33 440 kJ. Изгарянето (експлозията) на 1 kg хексоген, заемащ обем от 0,65 литра, става за 0,00001 s и се придружава от отделяне на 5680 kJ, което съответства на мощност от 500 милиона kW.

Тази химическа трансформация се нарича експлозивна трансформация (експлозия). В него винаги има два етапа:

Първият е преобразуването на латентната химическа енергия в енергия сгъстен газ;

Второто е разширяването на получените газообразни продукти, които вършат работата.

Въз основа на механизма на разпространение и скоростта на химичната реакция се разграничават два вида експлозивни трансформации: изгаряне и експлозия (детонация).

Изгаряне– сравнително бавен процес. Топлината се пренася от по-нагрят слой в дълбочина към по-малко нагрят слой чрез топлопроводимост. Скоростта на горене зависи от условията, при които протича химичната реакция. Например, когато налягането се увеличава, скоростта на горене се увеличава. В някои случаи горенето може да се превърне в експлозия.

експлозия– мимолетен процес, протичащ със скорост до
9 км/сек. Енергията по време на експлозия се пренася от получената ударна вълна - област от силно компресирана материя (вълна на компресия).

Механизмът на експлозията може да бъде представен по следния начин. Експлозивна трансформация, възбудена в първия слой на експлозив от чужд агент, рязко компресира втория (следващ) слой, т.е. образува ударна вълна в него. Последното предизвиква експлозивна трансформация в този слой. След това ударната вълна достига третия слой и също възбужда взривни трансформации в него, след това четвъртия и т.н. По време на процеса на разпространение енергията на ударната вълна намалява, това се изразява в намаляване на силата на компресия от слой към слой. Когато компресията е недостатъчна, експлозията ще се превърне в изгаряне. Възможен е обаче и друг случай. Енергията, освободена в резултат на експлозивната трансформация в следващия слой, е достатъчна, за да компенсира загубата на енергия в ударната вълна при преминаване през този слой. В този случай експлозията преминава в детонация.

Детонация – специален случайексплозия, протичаща с постоянна скорост (скоростта на разпространение на ударната вълна) за дадено вещество. Детонацията не зависи от външни условия, а скоростта на нейното разпространение е важен параметър на експлозива. Видът на взривната трансформация на дадено взривно вещество зависи от свойствата на веществото и от външните условия. Например взривното вещество тротил гори при нормални условия, но ако е в затворен обем, горенето може да прерасне във взрив и детонация. Барутът гори на открито, но ако запалите барутен прах, той може да детонира. Следователно, независимо от предназначението на експлозивите и тяхната чувствителност към различни импулси, с тях трябва да се работи внимателно, при задължително спазване на изискванията за безопасност.