/
Author: Соколов Н.А.
Tags: горное дело взрывчатые вещества взрывные работы горная промышленность
Year: 1933
Text
Н. А. СОКОЛОВ
КУРС ТЕОРИИ
ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ
нктп
ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ГОРНОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО
1933
МОСКВА
ЛЕНИНГРАД
НОВОСИБИРСК
DL Scientific Heritage of Russia
Редактор И. П. Федотов
Техред. А. С. Полосина
Г—56-ь/г- 2
ОТПЕЧАТАНО
К a jj же кой типограф. Мособлподпграфа
Уполя. Главлита № В-35624.1933 г.
Госгорпздат 351
Тираж 7 200 экз.
Заказ № 9400
Сдано в набор 23/Х—1932 г. Подписано к печати 29/IV—1933 г.
Ст. ф. А5 62X94716. И пен. л. Кол. зн. в 1 п. л. 44000.
DL Scientific Heritage of Russia
ПРЕДИСЛОВИЕ
Настоящий курс имеет целью дать, в сжатом изложении
общетеоретические сведения о в. в. в объеме программ подго-
товки инженеров и', техников взрывных работ.
По сравнению с наиболее известными учебниками по теории
в. в. (Забудского, Сапожникова) данный курс отличается:
1) несколько большей детализацией отдельных вопросов,
имеющих практическое значение (вопросы о начальном импульсе,
детонации в. в.,-расчете потенциала и полезной работы в. в., бри-
зантном действии в. в. и др.);
2) значительным сокращением изложения тех вопросов, ко-
торые существенны главным образом для областей пороходелия
и применения порохов; *
3) уделением• значительного внимания разбору примеров,
иллюстрирующих теоретические положения, причем в значитель-
ном числе случаев в качестве примеров взяты-образцы в. в., на-
ходящие наиболее широкое применение на различного,рода граж-
данских работах, а также некоторые новые виды в. в.
Опыт преподавания курса теории в. в. побудил меня также
несколько отступить от обычного распределения материала.
Весь курс разбит на две части, из которых первой исчерпыва-
ются основные сведения о явлении взрыва в.в., начальном импульсе,
формах и скоростях взрывчатого разложения; во второй части,
< имеющей задачу более углубленного изучения в. в., изложены во-
просы определения всех величин,-характеризующих в. в.: состава
продуктов разложения в. в., теплоты и температуры взрывчатого
разложения, давления, развиваемого при взрыве заряда в. в.,
скорости детонации, и даны главнейшие сведения о способах
расчета силы, потенциала, действительной работы и бризантного
действия в. в./
Основным отличием такого распределения материала от обычно
принятого является изложение вопросов о скоростях и формах
взрывчатого разложения непосредственно за сообщением основ-
ных сведений о явлении взрыва, начальном импульсе и чувстви-
тельности в, в. Из вопросов скоростей разложения мною вы-
делены во вторую часть курса только вопросы определения
скоростей детонации. z.
При. трактовке отдельных положений теории в. в. я в основ-
ном руководствовался данными Каста, Брунсвига. Вывод неко-
торых формул заимствован у Мек-Фарлянда.
* ' . ‘ д . Н. Соколов.
Москва, 20 марта 1932 г. .
DL Scientific Heritage of Russia л
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
Предисловие................................................... 3
ЧАСТЬ ПЕРВАЯ
*
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О В.- В. И ЯВЛЕНИИ ВЗРЫВА
* •
Отдел I. Общая характеристика в. в.
§ 1. Явление взрыва. Определение, характеристика, значение различных
условий для явления взрыва...................г .......... t 7 ‘
§ 2. Взрывчатое вещество. Определение. Условия, определяющие возмож-
ность существования в, в. Сравнительная характеристика в. в. Во-
просы для повторения ...............................................11
*
Отдел И. Классификация в. в.
§ 3. Принцип^ классификации в. в. по составу................... 14
§ 4. взрывчатые составы или смеси. Общие правила составления их.
Классификация взрывчатых составов по аггрегатному состоянию . 15-
§ 5. -Газообразные взрывЧаоые смеси. «Характеристика, главнейшие пред-
ставители ..........................................................16 •
§ 6. Взрывчатые смеси газов с твердыми и жидкими телами ;.%... 18
§ 7. , Жидкие взрывчатые смеси. Взрывчатые смеси жидкостей с* твердыми
телами .....?.......................................................19
§ 8. Твердые взрывчатые смеси. Состав, общая характеристика . . . . . 20
§ 9. Взрывчатые химические соединения. Факторы, определяющие взрывные
свойства подобных соединений. Основная классификация взрывчатых
химических соединений. ................................21
§ 10. Характеристика основных групп взрывчатых химических соединений:
нитросоединенир, сложные- эфиры азотной кислоты, гремучие соли,
диазосоединения; вещества, не содержащие углерода...................2Z
§ 11. Основные требования, Предъявляемые к в. в. Вопросы для повторения 26'
Отдел. III. Способы возбуждения взрыва.и чувствительность
• ф - к ним в. в. 1
’ § 12. Формы начального импульса и избирательная чувствительность в. в.
к действию начального импульса.........'.Г ......' т •.. . 27.
§ 13. Зависимость чувствительности в. в. от факторов физического и хи-
мического порядка.......................... ’.......................-28
§ 14. Возбуждение взрыва прямым нагреванием. Температура всГспламене- •
. ния в. в. и способ ее определения................................. 33-.
§ 15. Возбуждение взрыва ударом. Чувствительность в. в. к удару и опре-
деление ее............... . . . .................................... 35-
§ 16. Классификация в. в. по чувствительности к удару и сравнительная
-оценка чувствительности в. в,- к удару и нагреванию................37
§ 17. Возбуждение взрыва-взрывом капсюля-детонатора и взрыврм актив-
ного заряда (через влияние). Вопросы для повторения. ...... 38
• 4 •
, ’ I
4 '
DL Scientific Heritage of\tfissia
/
Стр.
Отдел IV. Скорости и формы разложения в. в.
•§ 18. Процессы воспламенения и распространения разложения по массе
* в. в. Скорость воспламенения, зависимость ее от разных факторов. 41
§ 19..Скорость распространения взрывчатого разложения. Молекулярная
скорость разложения. Скорость разложения при температурах ниже
температуры воспламенения. Зависимость скорости распространения
разложения от различных факторов-. .................................43
§ 20. Различные формы прохождения взрывчатого разложения при действии
основных^ импульсов. Детонация, взрыв второго рода, медленное
горение в. в.............. .. . . . .........;..............• . 45
§ 21. Классификация ц. в. по скоростям разложения. Основные группы.-
. ' Условность классификации. Вопросы для повторения................50
Отдел V. Детонация и взрыв через влияние
§ 22. Определение и характеристика явления детонации...............52-
§ 23. Чувствительность в. в. к детонации........................... 54
§ 24. Скорость детонации газообразных взрывчатых смесей и жидких в. в. 55
§ 25. Скорость детонации твердых в. в. и зависимость ее От различных
факторов..............................................................
§ 2(х Взрыв через влияние. Характеристика явления. Скорость распростра-
нения и энергия ударной волны..................................... 65
§ 27. Факторы, определяющие дальность передачи взрыва через влияние.
Определение наибольшего расстояния передачи взрыва расчетом.
Значение явления взрыва через влияние для практики. Способы
оценки чувствительности в. в. к взрыву через влияние............., . 68
§ 28. ' Разрушительное действие ударной волны. Предельные опасные рас-
стояния и их расчет. Вопросы для повторения..................... . 71
§ 29. Теории детонации. Содержание и оценка их............., . . . 73
30. Электронная гипотеза’ для объяснения явления детонации....... 77
♦ • • •
ЧАСТЬ ВТОРАЯ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕЛИЧИН, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИХ ВЗРЫВЧАТОЕ
РАЗЛОЖЕНИЕ В. В.
I • • * . • •
§ 31. Величины, характеризующие взрывчатое разложение. . . . - . . , 80
г Л
’ Отдел VI. Реакции разложения в. в.
§ 32. . Общие условия, определяющие1 направления разложейия в. в. . . . 81
§ 33. Реакции разложения в. »в. с достаточным количеством кислорода.
Основные направления разложения. Разбор примеров ....... 83
§ 34. Реакция разложения в. в. с недостаточным количеством кислорода.
Основные направления. Значения .вторичных реакций между продук-
тами разложения. Разбор примеров. Задачи.и вопросы®.................86
Отдел VII. Объем газообразных продуктов разложения в. в.
§ 35. Общие основания и правила для определения объема продуктов раз-
ложения расчетом. Разбор примеров. Задачи и вопросы для повторения. '95
§ 36. Опытное определение .объема и состава газообразных продуктов раз-
ложения в. в. Разбор примеров. Задачи для самостоятельного решения 99
• •• е
Отдел VIII. Теплота разложения в. в;
£ 37< Определение теплоты разложения в. в. Основные принципы и пра-
• вила определения теплоты.разложения в..в. расчетом. Теплота раз-
ложения при постоянном давлении и постоянном объеме. Разбор
примеров. Задачи и вопросы для повторения . . л . . ... . . 103
• • • * ' . ’ л
• 5
DL Scientific Heritage of Russia . • . .
ч Стр.
§ 38. Опытное определение'теплоты взрывчатого разложения. Калоримет-
рическая бомба и работа с ней. Вопросы для повторения............112
Отдел IX. Температура взрыва
§ 39. Способы определения температуры взрыва. Правила определения
температуры взрыва расчетом по реакциям разложения...........114
§ 40. Влияние изменений состава в. в. на величину температуры взрыва.
Разбор примеров. Вопросы и задачи......................'..... 119
Отдел X. Давление при взрыве
§ 41. Определение давления при взрыве в замкнутом пространстве расче-
том. ВыЬод формулы для расчета наибольшего давления—зависимость
наибольшего давления при взрыве от плотности заряжания и ково-
люма. Разбор примеров расчета давления при взрыве................124
§ 42. Опытное определение давления при взрыве. Манометрическая бомба
и работа с ней. Кривые'давлений. Вопросы для повторения •. . „ 131
§ 43. Анализ уравнения давлений. Сила в. в. Зависимость величины наи- *
большего давления от силы и коволюма. Условия для развития в. в.
бесконечно-большого давления при взрыве. Вопросы для повторения 138
Отдел XI. Определение скорости детонации в. в.
§ 44. Определение скорости детонации в. в. расчетом. Опытное определе-
ние скорости детонации—аппарат Меттеганга, хронографы Джонса
и оптический способ Дотриша. Величины скоростей детонации для
главнейших в. в..................................................143
Отдел XII. Потенциал, действительная работа и бризантность в. в.
§ 45. Потенциал и работа в. в. Зависимость величины даваемой в. в. при
взрыве работы от различных факторов. Вывод формулы для расчета
потенциала. Разбор примеров. Дейжвительная работа в. в. Уравнение
для расчета действительной работы в. в. Разбор примеров расчета
максимальной полезной работу. Вопросы для повторения)..............148
§ 46. Разрушительное действие и бризантность в. в. Факторы, определяющие',
разрушительное действие в. в. Формулы для расчета бризантности
в. в. Значение различных практических условий для величины бри-
зантного действия в. в.. ,. . ................................... 155
§ 47. Различные способы сравнения относительной силы в. в. Характери-
стическое произведение. Сравнение в. в. по силе. Практические спо- • .
собы оценки относительной силы в. в. Вопросы, для повторения . . 158 *
Отдел XIII. Стойкости в. в. * * .
§ 48. Значение вопроса стойкости в. в. для условий практического их
применения. Механическая стойкость в. в. Основные способы опыт-
ного определения ее ....................................•.........163
§ 49. Химическая стойкость в. в. Основные условия, определяющие хими-
ческую стойкость в. в. Способы оценки химической стойкости, в. в.
Основные сведения о пробах Абеля, Вьеля, Бергмана и Юнка, Обер-
мюллера, Талиани и Ганзена. Вопросы для повторения................164
Отдел XIV. Антигризутность в. р.
§ 50. Основные вопросы аитигризутности в. в. Пределы взрывчатости
рудничных газовых смесей. Влияние различных свойств в. в. на их
антигризутность. Вопросы для повторения . % . ............ . . х. 170
Приложение • ’
Указания к прохождению курса.....................................178
6 . • # .
DL Scientific Heritage of Russia * .
ЧАСТЬ ПЕРВАЯ
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О В. В.
И ЯВЛЕНИИ ВЗРЫВА
ОТДЕЛ I
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ
§ 1. Явление взрыва
Взрывом называется явление крайне быстрого
. пер.еходсГ системы веществ из одного состояния
равновесия в другое, сопровождающееся мгно-
венным выделением энергии в форме той или иной
работ ы.
Каст определяет явление взрыва в формулировке, приня-
той германским союзом инженеров:
JB з р ы в — явление мгновенного выделения
работы, вызываемое расширением газов или
паров, независимо от того/ существовали ли
эти газы или пары до взрыва или образовались во
время его*‘.' ?
Явление взрыва может быть вызвано причинами: 1) физиче-*
ского порядка, 2) химического порядка.
Примерами взрыва, вызванного причинами • физического по-
рядка, Могут быть:
.а) Взрывы (разрывы) п а р о в ы х котлов при сильном
перегреве воды; явление взрыва в этом случае вызывается быс-
трым переходом перегретой воды из однего аггрегатного состо-
яния— жидкость—в другое — пар, причем этот переход сопро-
вождается мгновенным развитием стремящимся к расширению
паром столь значительного давления, что могут быть не только
разорваны стенки котла, но и произведены разрушения окру-
жающих предметов.
б) Взрывы-(разрывы) резервуаров с сжатыми га-
зам и. Разрыв стенок резервуара может быть вызван как быстрым
повышением внутри резервуара давления таза, например при силь-
ном нагревании резервуара, так и понижением прочности стенок
его под влиянием тех или иных причин; явление взрыва в этом
случае сводится к быстрому расширению преодолевшего сопро-
тивление стенок резервуара газа до объема, отвечающего нор-
мальным условиям, причем возможность больших или меньших
разрушений определяется йсключительно величиной давления, до
которого предварительно был сжат газ.
< 4 7
DL Scientific Heritage qf Russia
Подобного рода взрывы, вызываемые причинами и склк?читель-
но физического порядка, не являются предметом настоящего курса.
Явления взрыва, вызываемые причинами химического порядка,
состоят в крайне быстром химическом 'превращении различного
рода веществ в газы или пары. Способность к такого рода пре-
вращениям и характеризует особые качества веществ, относи-
мы’х к категории взрывчатых. • , •
При взрывчатом разложении этих веществ происходит исклю-
чительно быстрый-переход их в газообразные продукты разло-
жения, следствием чего является мгновенное развитие"в месте
взрыва значительного газового давления, достаточного для вы-
полнения расширяющимися газами той или иной разрушительной
работы. ,
Это внезапное развитие в месте взрыва высо-
кого тазового давления является наиболее ха-
рактерным признаком, определяющим явление
взрыва. 4 ' * *->
Возможность возникновения при’взрыве высокого газового
давления может быть пояснёна следующим:
При превращении твердых и жидких в. в. в газообразные-
продукты разложения объем последних, .отнесенный к нор-
мальным условиям температуры и давления, вомного раз превышает
объем, который занимало в. в. Так как взрывчатое разложение.
проходит с крайней быстротой, можно допустить,. что практи-
чески газообразные продукты взрыва образуются в начальный
момент в объеме самого в. в. и следовательно, развиваясь в не-
достаточном объеме, должны обладать значительно повышенным
давлением. . *
Так кай в то же время при взрывчатом разложении выде-
ляется значительное количество тепла, которое почти полностью
расходуется на нагревание газообразных продуктов разложения,
температура последних должна быть крайне высокой, рост же
температуры должен* соответствующим образом увеличить
давление. . *
Примечание. В практических условиях несомненно процессы образова-
ния 'газов.при взрыве и их расширения должны протекать почти одновременно,
особенно в случае непрочных оболочек. Несомненно также, что некоторая часть
теплоты, выаелийшейся при взрывчатом разложении, все же непроизводительно рас-
ходуется на нагревание среды; эти обстоятельствз снижают возможный рост
•давления в месте взрыва, но во всяком случае в незначительной мере..
Результатом приобретения газообразными продуктами взры-
ва крайне высокого давления является стремление их расши-
риться до объема, отвечающего нормальным условиям, .что и
выражается в брлее или менее сильном' ударе их в окружаю-
щую среду, которая при этом претерпевает деформацию, соот-
ветствующую силе полученного удара.
Помимо прямого разрушающего действия на ближайшие пред-
меты удар газов вызывает также в. среде особого рода меха-
нические колебания, распространяющиеся во все стороны от
8 . ’ •
DL Scientific Heritage of Russia • .
фокуса взрыва. На некоторых расстояниях от фокуса взрыва час-
тота этих механических колебаний значительно превышает час-
тоту-звуковых колебаний, а затем становится равной ей —звук
взрыва слышен лишь на некотором расстоянии от фокуса взрыва.
Интенсивность созданной взрйвом механической волны может
быть при этом на некотором расстоянии от фокуса взрыва еще
стрль значительной, что небольшие реформации предметов воз-
можны на-относительно больших расстояниях от фокуса взрыва.
.Из изложенного следует, что- основными условиями,
определяющими возможность взрыва, должны
считаться:
1. Крайняя быстрота превращения системы в .га-
зообразные продукты разложения.
2. Обязательность наличия среди продуктов,
разложения до.статочного количества газов или
веществ', находящихся при температурных усло-
виях взрыва в г азо о б р аз н о м с о ст оя ц и и:
3. Обязательность вы деления тепла при ука-
занно^ реакции превращения в. в. в систему конеч-
ных продуктов разложения. .
Только при соблюдении этих условий возможно развитие
при взрыве значительного газового давления, необходимого для
получения, внешней разрушительной работы.
Из э^йхч основных условий, определяющих возможность
взрыва, значение скорости превра’щения совершенно очевидно:
в‘случае небольших скоростей перехода системы в, конечные про-
дукты-значительная часть тепла будет -непроизводительно расхо-
доваться на нагревание окружающей среды и следовательно
газообразные продукты взрыва окажутся нагретыми до низшей
температуры, а поэтому и смогут развить только незначительное
давление.
При отсутствии в продуктах разложения вещества газов
вообще не может быть явления взрыва;, твердые и жидкие тела,
правда, в некоторых случаях при своем расширении также мо-
гут оказать на окружающую среду высокие давления- — напри-
мер заполняющая полностью герметически закрытый сосуд вода
при своем замерзании разрывает даже наиболее прочный сосуд,
но такие явления не носят характера*взрыва. Различие в меха-
ническом действии расширяющихся газов и жидких или твердых
веществ зависит от .различия их плотностей и коэфициентов
расширения: газы обладают гораздо-меньшей плотностью и в то же
время во много раз большей расширяемостью, чем жидкие
или, твердые вещества. Эти качества газов и паров делают i^x
иёсравненцо лучшими посредниками для прямого превращения
тепловой энергии в механическую работу; чем жидкие или твер-
дые вещества. • . .
Примером,' иллюстрирующим невозможность получения яв-
ления взрыва при отсутствии в продуктах реакции газов, может
служить реакция сгорания термианой' смеси, которая для грам-
DL Scientific Heritage of Russia
9
молекулярных количеств алюминия и окиси железа.может быть
дана в виде следующего уравнения:
2А1 -j- 03 = 2Fe + А12 03 150 б. кал
• Здесь и начальная система—алюминий- и окись железа—и ко-
нечная система — окись алюминия и железо—являются твердыми
телами; газообразных продуктов при этой реакции-не образуется.
Результатом такого состава конечных продуктов является то, что,
несмотря на крайнюю быстроту сгорания термитной смеси и вы-
деление при этом весьма значительных количеств тепда, как видно
из приведенной реакции, сгорание смеси не носит характера
взрыва: в данном случае внешняя работа не может быть полу-
чена, так как нет газов, которые -могли • бы явиться необходи-
мыми посредниками для превращения тепловой, энергии в ме-
ханическую работу. '
Примечание. В некоторых случаях впрочем явление горения термит-
ных смесей видимо приобретает характер взрыва —когда смесь взята в сильно
измельченном состоянии; в этом случае одна.го признак явления взрыва — рост
газового давления в месте взрыва —определяется исключительно сильным нагре-
ванием ' воздуха в слоях, окружающих смесь и проникающих внутрь ее; несом-
ненно, что настоящего явления взрыва в данном случае не наблюдается.
Значение выделения тепла’ при взрыве особенно велико: по-
вышение температуры вещества в начальный момент разложения
совершенно необходимо для возможности прогрессивного уско-
рения его разложения; установлено, что повышение температуры
на 10° ускоряет, ход реакции минимально в два раза/ следова-
тельно при .температурных условиях взрыва эта ускоряющая роль
нагревания должна быть дтщ скорости разложения1 вещества
чрезвычайно большой. Значение выделения тепла для взрыв-
чатости химических систем было установлено отчетливо Вертело.
Он изучил щавелевокислые соли цинка, свинца, ме/и, ртути, и се-
ребра, разлагающиеся по общему уравнению М"С204=2С02-(-М"
в отношении количеств выделяющегося
причем установил:
ZnC204 = 200, + Zn .
2C0: + Pb .
-Си .
_ . . . -Hg .
AgC20t — 2C02+Ag .
ръс2о4
сис2о4=2со;
HgC,O4 = 2CO“2
— 49,1 б.
~ 16,7. „
+ 5,9 »
+ 17,3 „
+ 29,5’ „
кал
я
тепла и взрывчатости,
t *
Не взрывают
Взрыв сомнительный
Взрывают ' • .
Выделение тепла при взрыве также совершенно необходимо
для развития в месте взрыва высоких давлений: давление газа
растет пропорционально росту температуры согласно следующей
зависимости между начальным давлением Ро, конечным давлением
+ и температурой t:
Р-Ро(1 + 4з)=Ро+4з • Ро
следовательно повышение температуры на 1° дает прирост
давления на 1:273 его начального значения. Эта зависимость для
условий взрывчатого разложения вещества, когда достигаются
* ® •
«* \
10 . '
DL Scientific Heritage of Russia
температуры в 3000° и более, определяет возможность крайне
значительного роста давления.
. Для некоторых взрывчатых систем значение нагревания про-
дуктов взрыва особейно велико: при взрыве некоторых газовых
взрывчатых смесей объем конечных продуктов, отнесенный
к нормальным условиям температуры и давления, даже меньше
•'объема начальной смеси,— в этом случае возможность взрыва,
т. е. возможность создания большого'давления в месте взрыва,
определяется исключительно быстротой сгорания смеси и зна-
чительным выделением тепла, результатом чего является силь-
ное нагревание газов и развитие ими больших давлений, отве-
чающих этому нагреванию.
Изложенные сведения о сущности явления взрыва позволяют
перейти к ознакомлению с основными качествами и свойствами в. в.
§ 2. Взрывчатое вещество
высокой температуры выде-
теплрм значительное
Взрывчатыми веществами должно считать та-
кие химические с'истемы (определенные'химиче-
ские соединения или механические смеси), к ото рые
способны под влиянием тогоили иного начального
импульса с крайней быстротой переходить в дру-
гие более инертнее системы, в состав которых вхо-
дят газообразные или легко испаряющиеся веще-
ства, развивающие вследствие быстрого нагрева-
ния их до крайне
лившимся в мом-ент взрыва
давление в месте, взрыв а.
Так как явление взрыва должно обязательно сопровождаться
выделением тепла, то следовательно начальная система должна
приниматься обладающей некоторым запасом химической энер-
гии, которая при взрыве и. переходит в энергию тепловую. Пбт
этому правильно будет й такое определение понятия „взрывча-
тое, вещество": ' .
Взрывчатым веществом'называется такое ве-
щество, которое, обладая запасом химической
энергии, способно под влиянием соответствую-
щей силы’ импульса к быстрому переходу' в газо-
образные продукты разложения с одновремен-
ным превращением своей химической энер'г.ии в
энергию тепловую.
Взрывчатые газовые и жидкие смеси и взрывчатые химиче-
ские соединения, т. е. системы однородных по строению ве-
ществ, Ъогут быть также характеризованы как неустойчивые
химические системы, в противоположность продуктам их взрыва,
1 обладающим достаточной Устойчивостью.
Такие системы могут быть сравнены с камнем, лежащим на скло-
не горы и способным под влиянием толчка большей или меньшей
силы скатиться вниз и произвести при этом ту или иную работу.
DL Scientific Heritage of Russia
и
Возможность существования таких неустойчивых систем в нор-
мальных температурных условиях объясняется тем, что в этих
условиях процесс перехода их в более устойчивые системы может
совершаться с неизмеримо малой скоростью, позволяющей счи-
тать эти неустойчивые системы в нормальных условия^ фактиче-
ски неизменными. •
При повышении температуры, вызванном каким-либо внеш-
ним фактором (нагреванием, ударом), скорость' перехода в устой-
чивое состояние возрастает чрезвычайно сильно и переход совер-
шается тем быстрее, чем выше температура.
Чем дальше отстоит данная взрывчатая система от
наиболее устойчивой системы, которую.могут -образовать
составляющие ее элементы, тем большей- чувствительностью *
отличается эта система ко всякого рода внешним влияниям и сле-
довательно тем .меньший начальный импульс необходим для
того, чтобы данная неустойчивая система перешла в устойчи-
вую систему продуктов разложения.
Подобные представления о’ в. в. как о системе неустойчивого
равновесия трудно приложимы кв, в. типа твердых смесей, так как
в последних возможность химических взаимодействий ограничи-
вается только.- поверхностями’соприкосновения составных частей,
причем скорости каких-либо превращений в нормальных усло-
виях равны нулю. Возможность взрывчатого превращения таких
систем следует очевидно объяснять тем, что в момент взрыва,
несмотря на всю его кратковременность, отдельные составные
части таких неоднородных систем все же успевают под влиянием
нагревания предварительно перейти в жидкие или газообразные
однородные системы, химические превращения которых могут уже
затем итти со значительной быстротой. •
Получение при взрывчатом разложении в.- в.
крайне значи>тельной разрушительной работы от-
нюдь не определяете.^ каким-либо исключительно
большим выделением энергии ими при взрыве. Дей-
ствительно, если сравнить количество тепла, выделяемого при пере-
ходе в. в. в.; продукты разложения, с количеством тепла, выде-
ляемым при обыкновенном сгорании в конечные продукты обычных
горючих тел, то никаких особых преимуществ у в. в. не обнару-
живается. Например: при образовании 1 кг воды из водорода .
и кислорода выделяется 3.240 б. кал, при образовании 1 кг угле-'
кислого газа при горении аморфного угля—2 220 б. кал, при обра-
зовании 1 кг продуктов полного сгорания ацетилена—2978 б. кал,
при образовании жё 1 кг продуктов разложения нитроглицерина—
1 470,8 б. кал щ при разложении 1 кг аммонала (из алюминиящ аммо-
нийной селитры)—1 596 б. кал. '
Если сравнить количество тепла* выделяемого при полном (
сгорании обычных горючих веществ за счет кислорода воздуха,
с количеством тепла, выделяемым при взрывчатом разложении
в. в., преимущество первых веществ станет еще более очевидным.
При полном сгорании 1 кг нефти выделяется . 11100 б. кал
12 ' •
DL Scientific Heritage of Russia ’ ...
При взрывчатом' разложении 1 кг азида аммо-
ния (наиболее теплопроизводительного в. в.)
выделяется....................•. ‘............... 1 604 „ „
Таким образом, если сравнивать в. в. и обычные горючие веще-
ства с точки зрения наибольшего получения тепловой энергии,
применение в. в. могло бы быть признано вовсе нерента-
бельным. Однако такой вывод совершенно неправилен в случаях,
когда требуется крайне быстрое выделение энергии: сгорание
обычных горючих материалов идет сравнительно медленно, и по^
этому выделяющееся тепло в значительной мере расходуется
непроизводительно на нагревание среды, и лишь весьма неболь-
. шая часть его фактически может быть превращена в механиче-
скую работу. . Напротив, ’ взрывчатое разложение в. в.,
происходящее с крайней быстротой, обеспечива-
ет меньшие потерш выделяющейся при разлд-
жении теплоты на нагревание среды и возмож-
ность большего ее превращения в механическую
работу. Действительно, из значительного количества тепла,
даваемого обычными горючими веществами, в механическую
работу, и то ’лиШь при посредстве паровых машин, практическй
превращается 10—20% всего выделившегося при сгорании тепла.
При разложении же в. в. вследствие указанной выше скорости
процесса и уменьшения всякого рода непроизводительных потерь
тепла возможен переход в механическую работу большего про-
цента выделившейся энергии. Совершенно очевидно, что это каче-
ство в., в. в условиях практического применения их является
существенным. *
Насколько ценно может оказаться применение в. в. в тех случаях, когда нужна
крайняя i быстрота получения механической работы, может быть пояснено сле-
дующим примером. * ’ - .
Обычная подрывная толовая 400-граммовая шашка имеет форму прямо-
угольного параллелепипеда с основанием 5X5 см и высотой 10 см. При взрыве
такой шашки капсюлем, введенным в имеющееся в Центре широкой поверхности
шашки капсюльное отверстие, можно принять, что взрывчатое разложение веще-
ства шашки начинается • с ’ центра ее, определяемого пересечением диагоналей,
и поэтому наибольшее расстояние, которое проходит взрывная волна по массе
вещества за время его разложения, равно б см (расстояние от центра шашки до-
углов). -
'• Так как скорость разложения тола по опытным данным равна 6 700 м/сек
(по Касту, для прессованного до плотности 1.51 тола), взрывчатое разложение
указанной толовой шашки должно закончиться в 0,06 : 6 700 = 0,0000089 се_
кунды. • . - ... • .’
При взрывчатом разложении 1 кг тола, по Касту, выделяется 950 б. кал-
Следовательно при взрыве 400-граммовой шашки должно выделиться: 0,4X950 б.кал.
Так как. механический эквивалент тепла равен 427 кг-м, указанное количество
тепла отвечает: 0,4 X950X427 кг-м работы, выделившееся при взрыве то-
ловой шашки в 0,0000089 секунды. • . » . • •
Так как 1 человеческая сила равна 0,2 лошадиной силы (02,Х75 кг-м в секунду),
то в 0,0000089 секунды I человеческая сила может дать: 0,0000089X0,2X75 кг-м
работы, и следовательно работа взятой 400-граммовой толовой шашки в указан-
ные 0,0000089 секунды равноценна одновременному усилию:
О^(Ю89ХО24Х 73 -1 215 430 711 ЧеЛ-
DL Scientific Heritage of Russia
Если допустить переход в механическую работу при’ взрывчатом разложении
только 20% выделившегося тепла, то указанное количество человеческих уси-
лий, необходимых для выАолнения той же механической работы и с той же
скоростью, какую может дать подрывная толовая шашка, может быть уменьшено
в пять раз, т. е. принято равным 243 086 142 человеко-сил. Иначе говоря, для
выполнения в 0,0000089 секунды такой же ’работы, какую может дать за этот
•срок подрывная толовая шашка, оказалось бы недостаточным одновременное
усилие всего населения СССР (менее 200 000 000 человек).
Выше было указано, что для возбуждения взрывчатого раз-
ложения в. в. необходим некоторый начальный импульс, различ-
ный по силе для разных в. в и разных условий их применения.
Отношение в. в. к различного рода внешним воздействиям, мо-
гущим явиться импульсами для взрывчатого разложения, должно
характеризовать в. в. с точки зрения удобства и практических
условий его применения. Изучение чувствительности в. в. к дей-
ствию различных импульсов поэтому является основной из задач
начального ознакомления с в. в. Данному вопросу посвящается
•отдел, непосредственно следующий за классификацией в. в.,
к которой мы переходим. • .
Вопросы для повторения
1. Что называется взрывов?
2. Какими причинами йЪжет быть вызван взрыв?
3. Что является ’наиболее характерным призником взрыЬа?
4. Чем объясняется возможность развития при взрыве высокого газового
.давления? •
5. Какие основные условия определяют возможность взрыва?
б. Почему для возможности явления взрыва необходимо образование
газообразных продуктов? • * •’
7. Какое значение'имеют выделение тепла при взрыве и скорость прохож-
дения явления?
8. Дайте определение понятия „взрывчатое вещество*. , >
9. Какова сравнительная устойчивость .в. в. и конечных продуктов его
взрывчатого разложения?
•10. Каким основным положением определяется большая или меньцйя лег-
кость перехода в. в. в систему конечных продуктов?
И. Является ли значительная разрушительная работа, даваемая в. в., след-
ствием исключительного запаса энергии в них?
•12. Дасколько полно используется в практических условиях запас энергии
в. в. для разрушительной работы?
13. Какие преимущества имеют в. в. перед другими сгорающими веществами-
ОТДЕЛ II
КЛАССИФИКАЦИЯ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ
. § 3. Принципы классификации в. в. по составу
Вполне рациональной классификаций в. в., в основу которой
был бы положен какой-либо научный принцип, еще не вырабо;-
тано. Общепринятые классификации в. в, построены по принципу
'Оценки в. в. по какому-либо одному признаку, имеющему прак-
тическое или теоретическое значение. *
Данная. Б е р те л о и имевшая в свое время большое значение -
классификация в. в. по составу в настоящее время является уже
•неполной. Более удовлетворительна классификация, предложен-
14 . . • -
DL Scientific Heritage of Russia
ная Чельцовым, подразделяющая все взрывчатые вещества
по составу на основные шесть групп. Ниже приводится классифи-
кация в. в. по составу по схеме, близкой к схеме Чельцова.
Все взрывчатые вещества по составу могут быть разбиты
на-две основные группы:
1) взрывчатые составы или смеси,
2) взрывчатые химические соединения/ *
В первую группу включаются все взрывчатые вещества,
представляющие по составу систему двух' или нескольких
веществ, между собой химически не связанных; по химической
природе и качествам составные части смесей отличаются брль-
, шим разнообразием..
Во вторую группу включаются различные химические сое-
динения, взрывчатые свойства которых определяются особыми их'
качествами.
Примером веществ первой труппы может быть дымный по-
рох, представляющий смесь селитры, серы и. угля, а примерам
веществ второй*группы — тол, тетрил, являющиеся определенными
химическими соединениями. .
§ 4. Взрывчатые составы или смеси
Принцип составления всех взрывчатых смесей, несмотря на
исключительное их разнообразие/ одинаков:
а) в составе смеси должны иметься вещества сгорающие,
в качестве которых могут быть взяты бескислородные сгорающие
вещества или такие химические соединения, в молекулах которых
количества кислорода недостаточно для полного окисления всех
сгорающих элементов;
б) вторым обязательным .компонентом смеси являются ве-
щества, богатые кислородом, обладающие некоторым избытком
его, могущим пойти на окисление компонентов первой
Группы; . • •
в) для получения - взрывчатой смеси надлежащего действия
основные компоненты *ее должны быть взяты в строго опреде-
ленных весовых соотношениях;
г) для наилучшего взрывного действия смесей требуется обя-
зательнре соблюдение при ее изготовлении всех условий, обес-
печивающих возможную полноту сгорания,—лнаилучшее измель-
чение составных частей ' смеси* и наилучшее перемеши-
вание их’
• Последнее требование при приготовлении взрывчатых смесей
является одним из главных, так как им в наибольшей мере опре-
деляется возможность однообразного сгорания смеси.
В качестве сгорающих компонентов для составления взрывчатых смесей
могух применяться например следующие вещества:
Древесный * уголь, древесная- мука, ^крахмал (Сб Н]0 05)п, обыкновенный
сахар Он Но* Он, нафталин-Сщ Н9, разные смолы и камеди, сера, трехсернистая
сурьма Sb2 83, тонкоизмельченные алюминий и магний, нитробензол C6H6.NO2,
динитробензол CeH^NO^s, нитротолуол С7 Н7 N02, тринитротолуол С7Н5 (NO2)3,
ксилил С8Н7 (МО.2)з, нитронафталин С10 H7(NO2), динитронафталин С10 He (NTO2)2,
* * • ’ •
' 15
DL Scientific Heritage of Russia
нефть . и ее продукты, скипидар С10 Hj6, бензол С6 Н6, толуол С- Н8, серни-
стый углерод CS2 и др.
В качестве окисляющих веществ при составлении взрывчатых смесей при-
меняются: • > »
Селитры калийная KNOS, натровая NaN03, аммонийная NH4NO3, баритовая.
Ba (NOa)®, свинцовая Pb (N 3)2, бертолетова соль КС103, хлорноватоаммонийная
соль NHjClOs, хлорнокалиевая соль КСЮ4, марганцовокалиевая соль КМп О4,
двухромово калиевая соль К» Сг2 О7 и другие богатые кислородом вещества, а также
непосредственно кислород kjk в газообразном состоянии (в газовых с,месях), так
и в жидком (в оксиликвитах).
Общие свойства и особенности смеси в значительной мере
определяются качеством ее составных частей. Так смеси с амид?
нийной селитрой отличаются’ гигроскопичностью; смеси, в состав
которых входят хлорноватые соли, — большой чувствительностью
к механическим воздействиям. ., '
Как видно из приведенного перечня компонентов взрывча-
тых смесей, они могут быть как веществами' взрывчатыми
(тринитротолуол, аммонийная, селитра), так и невзрывчатыми (нат-
ровая селитра, уголь, Нафталин и т. д.).
Соответственно этим качествам основных компонентов взрыв-
чатые смеси могут состоять или из вовсе, невзрывчатых компо-
нентов (сера, уголь и калийная селитра в пороховой смеси) или
взрывчатыми свойствами могут обладать некоторые компоненты
смеси (аммонийная селитра и тол или ксилил в аммонийно-селит-
’ ровых. взрывчатых смесях) или все компоненты (нитроглицерин
и нитроклетчатка в 93 %-ном гремучем студне).
Соответственно аггрегатному состоянию состарных частей
взрывчатые смеси делятся на^ следующие группы: а) газообраз-
ные взрывчатые смеси, б) взрывчатые смеси газов с жидкими’
или твердыми веществами, в) жидкие взрывчатые смеси, г) взрыв-
чатые смеси жидкостей с твердыми веществами и д) твердые
взрывчатые смеси.
Переходим к характеристике главнейших представителей ука-
занных групп взрывчатых смесей. л
§ 5. Газообразные взрывчатые смеси
. Практического применения во взрывной практике эти смеси
• не имеют.' Количество работы, которое они могут дать, вслед-
ствие незначительности развиваемого ими давления при взры-
ве, невелико. . •
Некоторые из них находят однако широкое применение в тех-
'нике (в качестве движущей силы в моторах внутреннего сгорания).
Расчет необходимых соотношений между компонентами'га:
зовых смесей производится по реакции их сгорания. Например
•условия полного сгорания кислородно-водородной смеси опреде-
ляются уравнением: ;
2Н» + 0, = 2Н,0 (пар) . ; . . . ..-(-116^6 б. кал
из которого следует, что для полного.сгорания смеси необходимо
иметь в составе ее: по весу — на 4 вес. части водорода 32 вес.
16- -
DL Scientific Heritage of Russia ,
части кислорода или по объему — на 2 объема водорода 1 объем
кислорода (так как по закону Авогадро граммолекулы всех
газов занимают равные объемы, а наше уравнение определяет
соотношения при реакции между граммолекулами водорода и
кислорода).
Взрывчатые свойства подобные смеси сохраняют в некото-
рых пределах и тогда, когда наивыгоднейшие соотношения меж-
ду компонентами не выдержаны. В таких случаях взрывной эф-
фект смеси очевидно должен быть снижен, так как избытствую-
щий компонент, не участвующий в процессе сгорания, является
уже инертной примесью, на нагревание, которой расходуется не-
которое количество теплоты реакции, результатом чего должно
явиться понижение температуры продуктов взрыва и следователь-
но понижение развиваемого ими давления. Так, если вместо од-
ного объема чистого кислорода будет взято 4,785 объема воз-
духа (ё 100 объемах воздуха содержится 20,9 объема кислорода
и следовательно 1 объем кислорода содержится в 100:20,9 =
= 4,785 объемах воздуха), интенсивность горения, смеси рслед-
ствие непроизводительного расхода тепла на нагревание азота
воздуха будет значительно снижена.
Практически установлено, что пределы взрывчатости газовых
смесей зависят от ряда условий: энергии начального импульса,
начальной температуры смеси, начального давления.
По сравнению со взрывчатыми смесями других групп газо-
вые смеси имеют то единственное преимущество, что в них до-
стигнуто наилучшее распределение элементов сгорающих и кис-
лорода, вследствие взаимного проникновения (диффузии) газов,
и поэтому в этих смесях однообразие сгорания обеспечено
полностью.
Примеры газовых' смесей:
1. Рудничный гремучий газ — смесь метана (часто выделяется
в каменноугольных копях) с воздухом.. Реакция сгорания про-
ходит по уравнению:
СН4 -|- 202 7,6N2 == СО2 2Н2О —f- 7,6N2 ..... ф-192,0 б. кал
Температура воспламенения такой смеси около 650°.,
2. Смесь окиси углерода СО с воздухом. Реакция сгорания
идет по уравнению: > •
2С0-^-02 3,8N^ = 2С02 -(— 3,8N2.......>-(-136,4 б. кал
Температура воспламенения такой смеси также около
650 — 700°.
3. Смесь ацетилена С2Н2 с воздухом. Сгорание смеси прохо-
дит по уравнению: ... ...
2C2H2 + 5O2 + 19N2 = 4CO2 + 2H2O + I9N2 . . .-(-610 б. кал
4/ Смесь светильного газа с воздухом. Реакция сгорания этой
смеси может быть представлена следующим уравнением:
2 , Н. А.’ Со к о л о в. Курс теории взрывчатых веществ ' . 17
DL Scientific Heritage of Russia
ЮСО -f- 45H2 -r- З0СН4 4~ 3GO2 4~ 3N2 97,o02 4- 370,5??2
-т светильный газ ' ‘ воздух
= 10C02 4~ 45H3O 4“ 35CO2 4~ 70H2O4-3C02 4~ 373,5N2 = 48C03 4-
4-115H2O + 373,5N24-10 125,5-б. кал
Температура воспламенения такой смеси-. лежит в пределах
от 550 до 600°.
5 . Смеси паров бензина, древесного и винного спирта,-керо-
сина, нефти, сернистого углерода,- серного^ эфира с воздухом.
Многие из этих смесей находят применение в качестве движу- '
щей силы в моторах внутреннего сгорания. Образование подоб-
ных взрывчатых смесей возможно и при неправильном хранении
соответствующих жидкостей, особенно высоколетучих—бензина
и эфира в негерметической таре. Так смесь паров эфира с воз-
духом обладает уже взрывчатыми свойствами при содержании
на 100 объемов воздуха 1,7 объема эфирных паров.
Реакция полного сгорания смеси.паров эфира *с воздухом
проходит по уравнению:
(С2Н5)2О 4- 6,5О3 4- 22,8N2 4С0,4- 5H2O4“22,8Nj .... 4". 598,2 б. кал
§ 6. Взрывчатые смеси газов с твердыми и жидкими телами
Образование таких взрывчатых смесей возможно в,тех слу-
чаях, когда горючая жидкость в пульверизованном. состоянии,
а твердые вещества в виде мельчайшей пыли смешиваются
с достаточным по содержанию кислорода объемом воздуха.
Возможность взрывчатого разложения подобных смесей опре-
деляется, так же как и.в первой группе, весьма благоприят-
ными, условиями для сгорания: мельчайшие частицы пульверизо-
"ванной жидкости или взвешенные в воздухе частицы твердого •
тела находятся в наилучшем соприкосновении с кислородом воз-
духа, что обеспечивает возможность весьма быстрого их сгорания.
П р им е ча н и е. Насколько. вообще условия сгорания улучшаются при
увеличении поверхностей соприкосновения сгорающих тел с кислородомвоздуха,
можно видеть на следующем примере: кусок железа, превращенный в мельчай-
шую стружку, легко сгорает при зажигании на воздухе.
Из смесей этой группы следует упомянуть о таких:
а) смесь брызг не;фти с воздухом, образуется иногда в неф-
тяных топках при засорении форсунок; •
б) смеси воздуха с висящей в нем угольной, древесной или
мучной пылью; легкость .образования подобных взрывчатых
смесей и достаточно широкие пределы их взрываемости должны •
строго учитываться в тех случаях, когда по условиям работ
образование их не исключено. •
§ 7. Жидкие взрывчатые смесив Взрывчатые смеси жидкостей
с твердыми телами .
Некоторые из таких смесей уже имеют практическое значение
во взрывном деле. По-сравнению с газовыми смесями у них
7 * •
18 , . ,. - ...
DL Scientific Heritage of Russia
есть'то преимущество, что, отвечая условиям возможности наилуч-
шего перемешивания компонентов, сгорающих и содержащих кис-
лород, они в то же время: 1) обладая большой плотностью,
позволяют получить при взрыве несравненно большее давление
на единицу объекта взятой смеси, 2) приготовление таких смесей
возможно произвести непосредственно перед взрывом, что пред-
ставляет большое удобство, так как составные части таких сме-
сей обычно невзрывчаты и следовательно могут перевозиться
и храниться на общих основаниях. ,
В качестве сгорающего компонента в таких смесях обычно
берутся различные, дающие большое количество тепла при его-,
рании и по возможности дешевые жидкости (бензол, толуол,’
нитробензол, нитротолуол, сернистый углерод и др.), а в качестве
компонента, богатого кислородом, — красная дымящаяся азотная
кислота или азотноватая окись N20v
Применение таких.смесей однако большого развития не полу-
чило вследствие вредности обращения с ними — пары азотной
кислоты и азотноватой окиси крайне ядовиты — и целого ряда
практических неудобств их применения.
Примерами взрывчатых смесей этой группы могут быть:
I. Гельгоффит из группы кислых взрыввеществ Шпренгеля:
сме'сь 1 вес. части нитробензола и 2,56 вес. частей азотной кис-
лоты. Реакция сгорания этой смеси идет по уравнению:
Cq Н5 NO, —(- 5HNO3 6СО2 —5Н20 3N,........-{-642,8 б. кал
2. Вещества типа панкластитов, предложенных Тюрпеном.
Примером доожет быть паякластит состава: сернистого углерода
С82 — 1 вес. часть, азотноватой окиси N204—1,81 вес. частей. Реак-
ция разложения 'этой .смеси идет по уравнению:
2CS, —{— 3N,04 = 2С0, -j- 4S0, —3N2..—I- 484,3 б. кал
По количеству выделяющегося тепла и объёму газообразных
продуктов на единицу веса панкластиты должны быть отне-
сены к сильнейшим взрывчатым веществам.
Взрывчатые смеси ’жидкостей с твердыми
телами. По сравнению с жидкими взрывчатыми смесями эта
группа имеет преимущество большей безопасности и удобства
обращения, так как смешение компонентов происходит обыкно-
венно в таких весовых отношениях, что смесь сохраняет твер-
дость или приобретает свойства плотного студня, хорошо сохра-
няющего приданную ему форму. Многие из веществ этой группы
имеют -самое широкое практическое применение. Примерами
могут служить:
1. Динамиты, представляющие раствор в нитроглицерине (явля-
ющемся жидкой составной частью смеси) нитроклетчатки,
в большинстве с одновременной добавкой других веществ.
. 2. Нейтральные взрывчатые вещества Шпренгеля—смесь
бертолетовой соли с. 15 — 25 °/0, горючих жидкостей, как-то: сер-
нистого углерода, бензола, нитробензола, керосина.
2* • 19
DL Scientific Heritage of Russia • ..
3. Рекарок Т у р п е н а—смесь бертолетовой соли с нитробен-
золом, часто с добавлением пикриновой кислоты.
4. Оксиликвит — смесь жидкого воздуха со сгорающими
веществами в виде ваты, угля и других веществ. Препараты окси-
ликвита, применяемые в форме патрбнов, приго'товленных из сго-
рающих веществ и пропитываемых перед работой жидким воз-
духом погружением в сосуд с последним, в настоящее время
находят достаточно широкое применение. По взрывному, эффекту
.оксиликвиты не уступают наиболее сильным в. в. .
> •
§ 8. Твердые взрывчатые смеси
По сравнению с газообразными и жидкими взрывчатыми
смесями, эти смеси имеют ту особенность, что однообразного
действия их добиться гораздо труднее. Необходимо, как указы-
валось выше, самое тщательное измельчение и перемешивание
компонентов |смеси для облегчения условий сгорания. По составу
компонентов эта группа представляет исключительное разно-
образие. Практическая классификация подобных смесей построена
на выделении в особые подгруппы веществ, имеющих одинако-
вый главнейший компонент; могут £ыть выделены также подгруппы
по особенностям аггрегатного состояния.
Главнейшими представителями в. в. этрго типа являются:
1. Пороховые смеси, компонентами которых могутбыть как
вовсе невзрывчатые, так и взрывчатые вещества. Пример — обык-
новенный дымный порох, состоящий из смеси калийной селитры,
серы, и угля. В качестве кислородсодержащего компонента в
пороховых смесях могут применяться также натровая или бари-
товая селитры, бертолетова и хлорнокалиевая соли, а в качестве
горючего начала помимо угля также клетчатка, крахмал, тростни-
ковой сахар, древесные опилки и.т. д._
2. Аммонийно - селитровые смеси. Основным, содержа-
щим кислород компонентом в них является аммонийная селитра, а в
качестве сгорающего компонента берутся бескислородные веще-
ства или (в большинстве) различного рода нитросоединения. При-
мером таких веществ могут служить щироко применяющиеся
аммоналы и аммониты.
3. Хлоратные и. перхлоратные вещества отличаются от
аммонийно-селитровых составов в большинстве лишь тем, что в
качестве содержащих кислород компонентов в них берутся соли
хлорноватой (в хлоратных в. в.) или хлорной кислот (в перхло-
ратных в. в.), а также некоторым изменением .состава сгорающих
компонентов. Примерами таких,веществ могут быть шеддит — об-
разец хлоратного в. в., бластин—образец перхлоратного в. в.
К группе твердых взрывчатых смесей надлежит также отнести:
4. Различные сплавы нитросоединений. Примером та-
ких сплавов может быть так называемая французская смесь,
представляющая сплав мелинита с динитронафталином. По срав-
нению с обыкновенными смесями сплавы имеют то преимущество,
20 . . • • ’ ’
DL Scientific Heritage of Russia e •
что в них 1) легче достигается при изготовлении наиболее пол-
ное перемешивание компонентов, 2) может быть получена боль-
шая плотность зарядов.
Из веществ этой группы наибольшее применение в настоящее
время получили аммонийно-.селитровые в. в., главным образом
из-за дешевизны их при относительно хорошем взрывном дей-
ствии.
При составлении взрывчатых смесей не всегда стремятся до-
стичь полног'о сгорания всех окисляющихся элементов, т. е. сго-
рания углерода С в углекислый газ С02 и водорода Н„ в воду
Н20. Полное сгорание этих элементов, правда, обеспечивает наи-
большее выделение тепла и следовательно 'наивысшую темпера-,
туру,, однако часто бывает необходимо понизить температуру
взрыва, и в таком случае полное окисление всех сгорающих эле-
ментов даже невыгодно. При таком уменьшении в составе смеси
содержащих кислород компонентов объем газообразных про-
дуктов разложения может вовсе не уменьшиться, так как при
’ окислении углерода в углекислоту или же только в окись угле-
рода, в обоих случаях образуется на одну граммолекулу углерода
одна граммолекула газа.
• •
§ 9. Взрывчатые химические соединения *
Взрывчатые свойства этого класса в. в. могут определяться
следующими факторами:
1. Неустойчивостью ра вно весия атомрв в мо-
лекулах этих соединений, вследствие чего под влиянием
импульса достаточной интенсивности они легко переходят в более
устойчивые группировки.
2. ЭндотермиЧ’ност.ью таких соединений, т. е.
образованием их с большим или меньшим поглощением тепла,
вследствие чего прочность их' молекулярного строения может
быть весьма незначительной, так как такие соединения стремятся
перейти в другие-'C выделением тепла.
3. Способностью этих соединений к внутрича--
стичному горению, т. е. наличием в их молекулах атомов
.горючих’элементов и кислорода, способных, вступать'в соедине-
ние с выделением при этом'большего или меньшего количества
тёпла. . . .
Первый из указанных факторов является общим' для всех взрыв-
чатых химических Соединений, эндотермичностью же. и способ-
ностью к внутричастичному горению^обладают не все в. в., а у име-
ющих эти свойства они могут быть".выражены весьма различно.
Указанное различие' в причинах взрывчатости этих соедине-
ний может' быть принято для их классификации по следующей
схеме:
1. Эндотермические соединения, неспособные к внутричастич-
ному горению, например хлористый азотNC18, иодистый a3OTNHJ2.
2. Соединения, способные к внутричастичному горению:,а) ни-
. 21
DL Scientific Heritage of Russia
тросоединения, например тринитротолуол СН3С6Н2 (N02)s; б) слож-
ные эфиры азотной и других кислот, например.нитроглицерин,
нитроклетчатка.
3. Соединения с обоими факторами взрывчатости, напри-
мер азотнокислый диазобензол C6H5N2NO3, гремучая кислота HCNO.
Такая теоретически рациональнаяклассификацияоднакопрак-
тически менее удобна, чем общепринятая классификация взрыв-
чатых химических соединений по признакам химических групп..
Количество известных взрывчатых химических соединений в на-
стоящее время крайне велико, однако лишь незначительная
часть их получила широкое применение, особенно в практике гра-
жданских работ. Причинами этого являются прежде всего высо-
кая стоимость большинства из них и возможность удобной за-
мены их всякого рода смесями, в которые эти вещества входят
лишь в небольших количествах,'в качествекомпонентов этих смесей.
Общепринятая классификация взрывчатых химических сое-
динений делит их на следующие группы: '
а) - нитросоединения,
б) сложные эфиры азотной кислоты,
в) гремучие соли, . < _ \
г) взрывчатые диазосоединения,
д) вещества, не содержащие углерод. ‘ • •
Кроме того особой группой могут быть указаны озониды,
имеющие-пока еще только теоретический-интерес,
ч
§ 10. Характеристика основных групп взрывчатых химических
соединений
Переходим к описанию и характеристике отдельных групп.
а) Нитросоединения. Нитросоединениями называ-
ются органические соединения, содержащие в
своем составе одну или несколько групп нитро N02,
которые в нцх непосредственно связаны с атомами
у глерода.Этисоединения образуются при взаимодействии азотной
кислоты1 (в смеси с серной кислотой) с углеводородами или их
производными, причем происходит замещение атомов водорода
углеводородного радикала ' одновалентным .остатком азотной
кислоты—нитрогруппой. Общая схема реакций образования нит-
росоединений такова:
Rm На + xH0N02 = Rm Нп-х (N02 )х 4- хН20
где Rm—углеводородный радикал,
Rm нп — углеводород,
Rm Hn-x (N02)x — образовавшееся нитррсоединёние.
Легче всего нитруютсяар.оматические углеводороды — бензол,
нафталин и их производные, для получения же нитросоединений
углеводородов жирного ряда обыкновенно пользуются непрямым
1 В присутствии серной кислоты.
22 - I. '
DL Scientific Heritage of Russia (/ .
нитрованием.' В химическом отношении все нитросоединения
характеризуются способностью легко восстанавливаться с водо-
родом в соответствующие аминопроизводные. Нитросоедияения
отличаются большой прочностью: щелочами не омыляются, с кисло-
тами почти совершенно не реагируют. Применяемые в технике
нитросоединения относятся почти исключительно к ароматичес-
кому ряду. Из них главнейшими являются: .
1. Нитропроизводные бензола СсНв; из них тринитробензол
является высоким по качествам в. в., но не находит применения
вследствие сложности изготовления.
• 2. Тринитротолуол,; тол или тротил, CHsC6Hj(NO,)s; это в. в.
применяется в тех случаях, когда необходимо иметь весьма
стойкое и способное к длительному хранению вещество.
3. Тринитроксилол, или ксилил, (CHS)2C6H (NO3)3; находит при-
менение в различных смесях, а также в сплавах"; самостоятель-
ного значения как. в. в. почти не имеет.
4. Тетранитрометиланилин, или тетрил, С6Н, (N02)3 N(NO2)(CH3);
находит преимущественное применение как детонатор, а также
в капсюльных составах. t
.5. Пикриновая кислота, или тринитрофенол, H0C6H2(N02)s; нахо-
дит довольно широкое применение; легко образует крайне, чув-
ствительные соли железа и свинца, так называемые пикраты
железа и свинца, что осложняет условия ее применения.
НитропроизВрдные нафталана С10Н8; самостоятельного зна-
чения эти соединения не имеют и применяются почти исключи-
тельно в .качестве компонентов взрывчатых смесей.
Помимо указанных, некоторый практический интерес имеют
еще следующие нйтросоединения: динитротолуол •СН3С6Н3(1^02)2,
тринитрокрезол. GH3OHC6II(NO2)3, тринитромезитилен и- тринитро-
псевдокумол (Clf3)3C»(NO2)3) тринитрохлорбензол C1CcH2(NO2)3,
гексанитродифенйламин [G6H2(NO2)3]2NH, нитрргуанидин CN4H4O4>
тридаетилентринитрамий или гексоген CSH6NSO6 и др.
В качестве самостоятельных взрывчатых веществ применя-
ются только нитросоединения, имеющие не менее трех нитро-
групп, количество кислорода в молекулах которых хотя и не-
достаточно для полного окисления сгорающих элементов, но
относительно близко к требуемому. Динитросоедйнения обра-
зуют при взрыве небольшие количества газообразных продуктов,
при малом выделении тепла и поэтому обладают недостаточной
силой; применение их затрудняется также слабой чувствитель-
ностью этих соединений к инициальному действию .капсюля.
Мононитросоединения не являются уже взрывчатыми веществами,
но находят применение во взрывчатых составах с твердыми
окислителями в качестве сгорающих компонентов.
б) Сложные эфиры азотной кислоты. Сложными эфи-
рами а зотиой кислоты называ ют продукты в з а и м а-
ч "
1 В пржоу'млм ожрной КИСЛОТЫ. ’
DL Scientific Heritage of Russia-
действия.азотной кислоты1 (в смеси с серной) со
спиртами или веществами, имеющими спиртовой
характер. Отличительной о с о бенностью аз отных
эфиров является нахождение в их молекулах од-
ной или нескольких групп 0N02, т. е. нитогрупп, св я- '
•занных с углеродным скелетом молекулы посред-
ством' атомов кислорода. Схема образования сложных
эфиров при нитрации спиртов может быть представлена следу-
ющей реакцией: . х * '
Rm (ОН) 4-xHONO2 Rm (0Н)а_х (0N02)x + ^Н20
где Rm (0Н)п — n-атомный спирт, Rm—углеводородный радикал,
•a Rm (OH)n-x (ONO2)x — сложный эфир. Согласно этой реакции
группа нитро N02 становится на место гидроксильного водорода-
:в спирте, а освободившийся водород с остатком кислоты дает
воду. . .
Отличительной чертой эфиров азотной кислоты является лег-
кое реагирование их с щелочами и серной. кислотой, причем
происходит замена нйтрогрупп на водород щелочи или на оста-
ток серной кислоты согласно реакций: , ' ,
Rm (OH)n-x (0N0,)x +xKQH = Rm (ОН)п +xKNO3'h
Rm (OH)n-x (0N02)x+xHOHSO3 = Rm (0H)n2x (OHSO3)x + X HNOS
Подобно нитросоединениям в качестве самостоятельных взрыв-
чатых веществ применяются продукты высокой нитрации, со-
держащие относительно большое количество кислорода.
Наибольшее значение имеют азотные эфиры глицерина
CjH5(0H)3 и клетчатки C2tH28Os(OH)12. .
По сравнению с веществами типа нитросоединений' слож-
ные эфиры азотной кислоты отличаются меньшей vпроч:
ностью своих молекул. К взрыввеществам этого типа относятся
1) -тринитроглицерищ называемый обычно нитроглицерином,
C3H5(0NO2)3, 2) нитроэритрит C4H6(ONO2)4, 3) тетранитропент£эри-
трит, или тэн, C(CH20N02)4, 4) нитроманнйт C6H8(ONO2)6, 5) тетра-
нитро-крахмал, или ксилоидин, Ci2HuO4(OH),((>NO2)t, ’6) 12-азот-
ный пироксилин, СПН28О8(®КТО2)12, 7) 11-азотный пироксилин
C2iH29O9(ONO,)1P 8) 10-азотный пироксилин или пироколлодий,
C21H30Oi0(ONO2)I0,..9) 9,8 и 7-азотные эфи^ы клетчатки, известные
иод названием коллодия или коллодионной нитроклетчатки.
Азотные эфиры являются важнейшими взрывчатыми вещест-
вами, так как находят самое широкое применение, как непо-
средственно, так и после некоторой их обработки (пироксилин
.и получаемый из него желатинизацией пироксилиновый бездым-
ный порох).
в) Гремучие соли. Из со.лей гремучей кислоты, формула строе-
ния которой до сих пор ёще не вполне установлена, многие обла-
дают ясно выраженными взрывчатыми свойствами. Практическое
значение в технике в. в. имеет гремучая ртуть Hg(CNO)2.
24 ' ' '
DL Scientific Heritage of Russia t
Это вещество находит широкое применение в капсюльных
составах в качестве инициирующего. По условиям образования
гремучая ртуть является веществом эндотермическим, и поэтому
выделяющаяся при разложении ее теплота слагается отчасти из
теплоты сгорания углерода в окись углерода СО, а отчасти из
освобождающейся теплоты образования гремучей ртути.
г) Взрывчатые диазосоединения. К этой группе относится
ряд весьма нестойких взрывчатых веществ вроде азотно-
кислого диазобензола C6H5N2NO3. Практического значения в- тех-
нике в. в. вещества этого типа не имеют вследствие указанной
крайней их нестойкости. По природе своей они вещества эндотер-
мического характера, и взрывчатость их определяется всеми тремя
указанными выше факторами взрывчатости: нестойкостью моле-
кулярного строения, эндотермичноЬтью, способностью к внутри-
частичному горению.,
д) Вещества, не содержащие углерода. К этой группе от-
носятся некоторые эндотермические неорганические соединения.
Примерами таких соединений могут быть: 1) сернистый азот N4S4—
твердое кристаллическое вещество, 2) хлористый азот NC13 —жел-
тая маслянистая жидкость, 3) иодистый азот NHJ, и NJ3 —кри-
сталлические вещества, 4) соли азотистоводородной кислоты
HN3, из которых практическое значение имеют: серебряная соль
AgN3, так называемый азид серебра, и свинцовая соль PbNc>
так называемый азид свинца. -
Из азидов имеет исключительно1 важное значение азид
свинца, который успешно заменяет' в капсюльных составах
гремучую ртуть. По сравнению с последней азид свинца обла-
дает большой бризантностью, но в то же время несколько мень-
шей чувствительностью к воспламенению. Отличная иниции-
рующая .способность азида свинца, сохранение им инициирую-
щих свойств даже при незначительном увлажнении (в отличие
от гремучей ’ртути) были основаниями для широкого использо-
вания его для снаряжения капсюлей-детонаторов комбинирован-
ного действия. Поверх’азида свинца для улучшения его вос-
пламеняемости в капсюль запрессовывается небольшой слой
тринитрорезорцината свинца. Вторичным капсюльным зарядом ’
служат тол, тетрил или тэн.
Озониды, упомянутые выше, получаются при действии озона
на ароматические и алифатические углеводороды с этиленовыми
связями. Примерами таких в. в. могут быть: этиленозонид —С2Н4О3
и бензолтриозонит—Сб Н6О9. Озониды обладают исключительной
эндотермичностью и должны отличаться наибольшей теплопро-
изво^ительностью. Чувствительность озонидов ограничивает пока
возможность их применения.
_ * •
/ '
§ 11. Основные требования, предъявляемые к в. в.
Заканчивая .этим классификацию в. в. по составу, отметим, что
современные условия практического их примене-
25
DL Scientific Heritage of Russia
ния предъявляют.к.ним ряд требований, которым
разные в. в. удовлетворяют весьма неодинаково.
• Из этих требований главнейшими являются: 1) малая стои-
мость, 2) легкость и безопасность фабрикации, 3) удобство
в обращении и транспортировке, 4) постоянство при хранении
и перевозке, 5) безотказность действия при ^достаточном внеш-
нем импульсе, 6) однообразие в характере взрыва и связанном
с ним механическом действии. .
•Очевидно, что в тех случаях, когда главнейшими требованиями
‘являются последние три, первые два не*являются уже категори-
чески обязательными, так как удовлетворить всем указанным требо-
ваниям одновременно не может ни одно из современных в. в.
В наибольшей мере всем основным требованиям удовлетво-
ряют вещества типа нитросоедйнений. Помимо указанных общих
требований к в. в. могут быть предъявлены еще и специальные
требования соответственно тем целям, для которых данное в. в.
предназначается. Например к в. чв., применяемым для стрельбы,
предъявляется требование прогрессивности разложения—постепен-
ного нарастания давлений газов, дабы это давление не 'оказалось
опасным для прочности оружия; наоборот, от в. в., применяемых
для взрывных работ, требуется быстрота разложения для полу-
чения достаточной . разрушающей силы и дробящего действия.
Вопросы для повторения
1. Какие прйзнаки являются общими, характеризующими взрывчатые составы
и взрывчатые химические соединения?
2. Каким общим условиям должны удовлетворять взрывчатые сМеси?
3. Назовите главнейших представителей группы взрывчатых смесей?
4. Как могут быть классифицированы взрывчатые химические составы по
•признаку причин их взрывчатости?
5. При разложении каких в. в. — смесей или взрывчатых химических сое-
динений — может быть достигнуто большее однообразие действия? -
6. Какова общая схема получения в. в. типа нитросоединений и типа сложных
эфиров азотной кислоты? .; . . •
7. Чем определяется большая прочность молекул в. в. типа нитросоединений»
по сравнению со сложными эфирами?-
8. Какие исходные материалы являются основными для получения веществ
типа нитросоединений-и сложных эфиров?
_9. Назовите главнейших представителей в. в. указанных типов.
• 10. Какая из гремучих- солей находит практические применение?
И. Каким общим требованиям должны удовлетворять современные в.
и какое из-требований является главнейшим? .
12. Чем -объясняется значительный прогресс производства нитросоединений?
13. Почему газовые смеси не могут найти широкого применения в технике
взрывного дела?
' • ОТДЕЛ III
СПОСОБЫ ВОЗБУЖДЕНИЯ ВЗРЫВА
И ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ К НИМ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ
§ 12. Формы начального импульса и избирательная
чувствительность в. в. к действию начального импульса
Для возникновения взрывчатого разложения вещества необ- •
ходима затрата некоторого количества внешней энергии, необхо-
DLScientific Heritage of Russia z • • . •
дим так называемый начальный импульс. По своей величине этот
начальный импульс может быть крайне незначителен по срав-
нению с той работой, которую даст взрывчатое вещество в ре-
зультате своего разложения под влиянием этого импульса.
Роль начального импульса несколько различна длл в. в. типа.
взрывчатых химических соединений (однородных систем) и для
в. в. типа взрывчатых составов (неоднородных систем). В первом
случае роль внешнего импульса сводится к тому, что под
его влиянием начинается экзотермический процесс разложе-
ния вещества в. некоторой его доле, распространяющийся затем
по всей массе вещества. Во втором 'случае начальный импульс
выполняет также • и некоторую подготовительную работу по
приданию составу большей химической одйородности, необхо-
димой для начала химического превращения. Так например
можно . допустить, что в применении к. дымному пороху,
состоящему из угля, серы и селитры, роль начального импульса
заключается ранее всего в местном расплавлении селитры и серы
с образованием однородной жидкой’’ смеси, более способной
к- химическому превращению.
В качестве начального импульса для взрывча-
того разложения вещества могут быть использо-
ваны различные формы энергии:, .нагревание, удар,
трение, свет и т. д. Главнейшими из форм начальных импульсов
являются: 1) нагревание—непосредственное нагревание пламенем,
или соприкосновение в. в. с накаленным телом, 2) удар и трение,
3) действие капсюля-детонатора, 4) взрыв через влияние.
Из указанных форм начальных импульсов фактически роль
двух последних, как будет разъяснено ниже, сводится также
к удару'по в. в.: в первом случае—газообразных продуктов
взрывчатого разложения капсюльного заряда, во втором случае—
воздушной механической волны/ возникшей при взрыве заряда,
расположенного на некотором предельном расстоянии от дан-
ного заряда.
В свою очередь роль удара, имеющего, как внешний импульс,
й самостоятельное значение, в конечном итоге также сводится
к сообщению в. в. большего или меньшего количества теплоты,
так как живая сила удара, вследствие сопротивления вещества,
переходит в теплоту.
Можно было бы ожидать, что в применении к в. в. будет иметь
значение закон эквивалентности различных форм энергии, т..е. мы
могди бы ожидать, что чувствительность в. в. ж нагреванию
и к удару, сообщающему то же количество теплоты, равноценна.
Можно было бы также предполагать, что в случае одинаковой
чувствительности двух сравниваемых в. в. к нагреванию их чув-
ствительность к удару также будет одинакова. Однако изу-
чение чувствительности различных в. в. к внешним
импульсам показывает, что у'казан,ной эквива-
лентности в данном случае не наблюдается и что
вообще для в. в: характерна избирательная чув-
* ' ' _____________________________________________________
• I .27
DL Scientific Heritage of Russia
ствительность к различного рода .внешним им-
пульсам. Сказанное можно пояснить такими примерами:
1. Из трех в. в. — щавелевокислого серебра Ag2(j204, гре-
мучей ртути HgC,N2O3 и сернистого азота.NtS4 — наиболее чувстви-
тельно к . нагреванию первое в. в. и наименее чувствительно
последнее в. в.; если же сравнить эти в. в. по их чувствитель-
ности к удару, то оказывается, что наиболее чувствительным из
указанных трех в. в. является сернистый азот.
2. Сравнивая по чувствительности к нагреванию гремучую
ртуть HgC2N,O2 и окисные азиды меди CuN6 npTyniHgNe, мы видим,
что наиболее 'чувствительной к нагреванию является гремучая
ртуть и наименее чувствительным — азид ртути; по отношению-
же к удару наиболее чувствительным оказывается азид меди,
а гремучая ртуть занимает последнее место.
Современное состояние наших знаний в. в. не позволяет еще
дать исчерпывающего ответа на вопрос о причинах различной чув-
ствительности в. в. к внешним импульсам. Несомненно однако,
что указанная избирательность в. в. к внешним импульсам опре,-'
деляется всей суммой различий химических и физических свойств
в. в. Насколько например существенно значение факторов физи-
ческого порядка, видно хотя бы на таком примере: увеличение
плотности в. в. резко изменяет чувствительность в. в. к инициаль-
ному действию капсюля.
§ 13. Зависимость чувствительности в. в. от факторов
физического и химического порядка 1
Так как для практического применения в. в. знание зависимо-
сти чувствительности их к внешним импульсам от различных при-
чин имеет большое значение, перейдем к рассмотрению роли фак-
торов химического и физического порядка для чувствительности
в. в. на основе имеющихся опытных, данных и теоретических
соображений.
Роль факторов химического порядка. В приме-
нении • к веществам типа взрывчатых химических соединений,
а также их смесям можно считать вполне точно установленным,
что чувствительность таких в. в. зависит от .большей или мень-
шей прочности молекул этих в. в.:, чем более устойчиво равнове-
сие атомов в молекуле в. в., тем большей должна быть. затрата
внешней энергии для нарушения этого равновесия, т. е. тем '
большим, должен .быть внешний импульс для начала разло-
жения в. в.
Сравнивая различные группы взрывчатых химических соеди-
нений с точки зрения прочности их молекулярного строения,
можно расположить их в следующем порядке:
1) нитросоединения, для молекул которых характерна груп-
пировка атомов N02, причем непосредственная связь N02 с С являет-
ся относительно прочной;
DL Scientific. Heritage of Russia
2) сложные эфиры азотной кислоты, характерная группировка
атомов для которых О—N02 предполагает связь N02 с С через 0:
прочность молекул этих соединений меньшая, чем у нитросоеди-.
нений;
3) гремучие соли и азиды, прочность молекул которых по
сравнению с первыми двумя группами значительно меньшая.
Соответственно такому распределению- в. в. по прочности
их молекул можно ожидать, что из двух в. в. с одинаковым числом
нитрогрупп (при прочих равных условиях) в. в. типа сложных эфи-
ров азотной кислоты будут во всех случаях более чувствительны,
чем в. в. типа нитросоединений.
Для веществ, обладающих одинаковой физической структу-
рой и аналогичным химическим составом, установлена следующая
зависимость: с ростом числа нитрогрупп чувствительность в. в.
по сравнению с чувствительностью веществ аналогичного-
состава увеличивается; так чувствительность тринитрофенола
НОС6Н2 (К02)я ' в три раза больше чувствительности динитро-
фенола НОС6Н3 ,(N09)2 по отношению к удару; чувствительность
по отношению к удару у тринитроглицерина-почти в два раза боль-
шая, чем у динитроглицерина.
Установлено также, что сходные по .строению молекул сое-
динения высших степеней нитрации обладают весьма близкой
чувствительностью к внешним импульсам.
Роль факторов физического порядка. Из этих
факторов буду? иметь значение для чувствительности в. в. все
факторы, которые в большей или меньшей степени могут способ-
ствовать повышению температуры в. в. при действии на в. в.
начального импульса.- Главнейшими из них будут: физическое
строение в. в. и аггрегатнре его состояние, начальная, температура
в. в.., теплоемкость и теплопроводность его, наличие в в. в. тех
или иных инертных примесей.
Рассмотрим значение этих факторов в отдельности.
I. Влияние физического строения и аггрегатно-
го состояния вещества. Различие в физическом строении
вещества обусловливает: а) неодинаковую теплоемкость и теп-
лопроводность, б) неодинаковое взаимное расположение моле-
кул. ' .
Эти причины определяют различное отношенйе веществ не-
одинакового физического строения к внешним импульсам: тепло-
вой импульс определенной величины может оказаться доста-
точным для взрывчатого разложения вещества с меньшей
теплоемкостью скорее, чем для вещества, с большей теплоем-
костью, так как в первом случае им будет вызвано ,большее
местное нагревание; также очевидно, что из двух взрывчатых,
веществ неодинакового физического строения более чувстви-
тельным должно быть такое в. в., взаимное расположение
молекул в котором’определяет слабость сил притяжения между
ними, так как в этом случае очевидно и для расщепления моле-
кул потребуются меньшия усилия. Насколько велико значение
- • • - •
29
DL Scientific Heritage of Russia • x
для чувствительности в. в. изменения физической структуры,
видно из следующих данных проф. Ленце для пикриновой
кислоты: при проверке чувствительности различных модификаций
пикриновой кислоты к удару стального груза в 10 кг на навес-
ку вещества в 0,04 г было установлено: ч
1) мелкокристаллическая кис- ‘
лота
2) мелкокристаллическая кис-;
лота, измельченная в мел-
/ кий порошок
3) плавленая и по охлажде- 1
• нии тонкоизмельченная ки- |
слота * J
детонация при падении груза с
высоты в 16 см;
детонация при падении такого
же груза с высоты в 14 см;
высота падения груза для полу-
чения детонации в. в. 12 см;
4) кислота в крупных кристал- 1 детонация не получена даже при
лах ' J падении груза с высоты в 20 см.
Из приведенных данных следует-, что наиболее чувствитель-
ной модификацией пикриновой кислоты является мелкий поро-
шок, полученный измельчением плавленой кислоты. Указанное
свойство пикриновой кислоты —показывать различное отноше-
• ние к внешним импульсам в зависимости от физической струк-
туры—находило и находит практическое применение.
Зависимость чувствительности в. в. от аггрегатного состоя-
ния сводится к следующему: если при переходе из одного аггре-
гатного состояния в другое было выделение тепла, то-чувстви-
тельность в. в. в этом втором состоянии' к .разного рода
внешним импульсам вообще должна быть меньшей. Это поло-
жение находит практическое подтверждение в ряде опытных
данных: . / ’
!?&•:. 1) вполне замерзший нитроглицерин и динамит оказываются
.приблизительно в 1,5 — 2 раза менее чувствительными к удару,
а также и к действию капсюля-детонатора, чем жидкий нитро-
глицерин или талый динамит;
2) многие нитросоединения в расплавленном жидком состоя-'
нии показывают значительно большую чувствительность к внеш-
ним воздействиям (действию капсюля), • чем в твердом
состоянии., .
II. Влияние начальной температуры в. в. Чем выше
начальная ‘ температура вещества, тем меньший импульс необ-
ходим для начала его взрывчатого разложения. Так как установ-
лено, что -повышение температуры на’ 10°- вообще ускоряет ход
реакций не менее чехМ в 2 раза, tq должно быть очевидным, что
чувствительность вещества к -внешним импульсам будет тем
большей, чем-выше была его начальная температура.
Так. как роль указанного нагревания в. в., фактически сводит-
ся к ослаблению связей атомов в его молекулах, то необходимо
ожидать, что вещества, находящиеся в состоянии медленного
разложения (например пироксилин, обладающий значительно по-
30 ' , ’ ’
DL Scientific Heritage of Russia
ниженной химической стойкостью), также должны обладать повы-
шенной чувствительностью к внешним импульсам вследствие
ослабления связей атомов в молекулах.
Сказанное- может быть иллюстрировано следующими опыт-
ными данными: ‘
1) при испытании нитроглицерина на'копре установлено, что
при повышении начальной температуры навески с 16 до 94°
чувствительность нитроглицерина к удару данного груза возросла
в 2 раза;
2) пикриновая кислота, легко детонирующая в нормальных
условиях при плотности 0,9 от капсюля с 0,3 г гремучей ртути
при—190°, не дает детонации'даже от 2-граммового гремуче-
ртутного капсюля.
Здесь следует указать, что, по Вертело, Должна наблюдаться
прямая зависимость между чувствительностью в. в. и количест-
вом тепла, выделяющимся при его взрывчатом разложении,— чем
-больше последнее, тем, по Вертело, должна быть большей чув-
ствительность в. в. Это теоретическое предположение не имеет
однако полного подтверждения в апытных данных и сохраняет
значение для веществ только однородного химического состава.
Выше был'о указано повышение, чувствительности веществ типа
нитросоединений и сложных эфиров азотной кислоты с ростом
числа нитрогрупп в их молекулах. Этот рост чувствительности
в данном случае может быть пояснен и с точки зрения ука-
занного положения Вертело — увеличение числа нцтрогрупп
повышает теплоту разложения и следовательно чувствитель-
'ность в. в. . ' - ~
III. Влияние теплопроводности и теплоемкости
вещества. При прочих равных условиях большей чувствитель-
ностью к разного рода внешним импульсам из двух сравнивае-
мых в. в. обладает то, теплопроводность .и теплоемкость кото-'
рого меньше. Правильность указанного положения может быть
легко пояснена: для начала взрывчатого разложения необходимо,
чтобы в каком-нибудь слое вещества температура достигла вели-
чины, необходимой для разложения; очевидно, что это произой-
дет тем скореё, чем меньше полученное извне тепло будет рас-
пространяться по всей массе вещества, т. е. чем меньше его
теплопроводность, й тем скорее, чем меньше количество тепла, кото-.
рое необходимо затратить для нагревания вещества до температуры
разложения, т. ё. чем меньше его теплоемкость. Сказанное мо-
жет быть пояснено на следующем примере.
Если изменить состав обыкновенного дымного пороха, взяв
вместо калийной селитры бертолетову соль, то полученный по-
рох будет обладать значительна большей чувствительностью как
вследствие повышения теплоты разложения такого пороха по
сравнению с обыкновенным порохом, так и вследствие меньшей
теплоемкости бертолетовой соли по сравнении? с калийной сели-
трой. Известно также, что- смеси нйтросоединений с аммонийной
селитрой, обладающей большой теплоемкостью, отличаются зна-
DL Scientific Heritage of Russiqj
31
чительно меньшей чувствительностью к действию капсюля-
• детонатора. . •
IV. Влияние наличия и н е р т н ы х п р и м е с е й. Теоре-
тически рассуждая, следовало бы ожидать однообразного влия-
ния примесей на чувствительность в. в. во всех случаях. Действи-
тельно, инертные примеси, не участвуя непосредственно в- разло-
жении в. в., требуют на собственное нагревание' большего или
меньшего расхода • тепла, и следовательно начальный импульс,
необходимый в. в. для его взрывчатого разложения, дол-
жен быть повышен. Практикой однако установлено, что .различ-
ного рода инертные примеси оказывают неодинаковое влияние
на чувствительность в. в. — в одних случаях чувствительность по-
вышается, в других понижается. Причины указанного различия
во влиянии инертных примесей в полной мере еще не изучены.
Опытные же данные позволяют разбить всякого рода инертные
примеси по их влиянию на чувствительность в. в. на следующие
группы: .' ’ * ’ .
а) Примеси, размягчающие в. в. и обволакивающие его.ча-
стицы: Из таких примесей ^преимущественное значение имеют
глицерин, вазелин, парафин, ©амфора и разные масла. Насколько
значительно может быть влияние подобного рода примесей на*
чувствительность в. в., видно из следующего примера: добавле-
ние к мелкокристаллической пикриновой.кислоте* всего только.
3% хлопкового масла делает ее нечувствительной даже кжапсюлю
в 2 г гремучей ртути, в то время как без указанной примеси
длявзрыва’такой пикриновой кислоты достаточен капсюль* с 0,3 а
гремучей ртути. Значение подобного рода примесей как оболочек,
обволакивающих частицы в. в., может быть пояснено наследую-
щем примере: сплав из 9 частей пикриновой .кислоты и одной части
мононитронафталина, играющего в этом сплаве роль вещества
неактивного, понижающего чувствительность смеси, не взрывает
от 2-граммового капсюля, если же измельчить такой сплав и затем
спрессовать до прежней плотности, то взрыв смеси может быть
получен-.уже от 1 г гремучей ртути. Очевидно, что в последнем
случае были нарушены те оболочки вокруг частиц пикриновой
кислоты, которые были образованы мононитронафт’алином, в ре-
зультате чего и чувствительность резко изменилась. * ’
б) Примеси, оказывающие, влияние на чувствительность в. в.
вследствие- особенностей своей физической структуры.’ Из таких
примесей большое значение имеют разного рода вещества в виде
твердых тел е острыми краями—песок, мелкоистолченное стекло,
металлические порошки. Подобного рода •• примеси повышают
чувствительность в. в. к внешним импульсам (удару, трению).
Причину такого влияния указанных примесей на чувствительность
в. в, Следует 'видимо искать в их значении для возможности
концентрации действия внешнего импульса—удара ийи трения — ,
на ограниченных участках вещества — у краев твердых.^частиц.
Примером, иллюстрирующим влияние подобных примесей, может
служить резкое повышение чувствительности к удару и трению
32
DL Scientific Heritage of Russia
у пикриновой кислоты при добавлении к ней даже ничтожных
количеств песка.
в) Примеси, изменяющие чувствительность в. в. к внешним
импульсам вследствие своей большой теплоемкости. Примером
такой примеси может служить вода. Влияние подобных примесей
на чувствительность при условии добавления их в достаточном
количестве может быть весьма велико: известно; что влажный
пироксилин с содержанием 10—15% воды не детонирует непо-
средственно даже от наиболее мощных капсюлей, гремучая ртуть
с 30% влажности оказывается нечувствительной даже к сильней-
шим ударам. ' .
г) Прочие примеси, влияющие на общее понижение чувстви-.
тельности в. в. Сюда следует отнести например кизельгур SiOs.
Значение подобных примесей видно на примере кизельгур-дина-
мита, который при содержании 25% кизельгура и 75% нитрогли-
церина обладает по сравнению с чистым нитроглицерином в Зраза
меньшей чувствительностью к удару. Причина такой ро^и
указанных примесей была объяснена ранее: на их нагревание
затрачивается’ час*гь энергии, получаемой о? внешнего им-
пульса. •
Ограничив этим обзор зависимостей 'чувствительности в. в.'
от различных факторов, перейдем к характеристике действия
основных импульсов, вызывающих взрывчатое разложение,
§ 14. Возбуждение взрыва прямым нагреванием
Для возбуждения взрыва нагреванием необходи-
мо сообщение веществу извне такого теплового импульса, кото-
рый был бы достаточен для начала взрывчатого разложения ве-
щества. Очевидно, что величина этого импульса будет зависеть
от температуры, которая необходима для начала разложения дан-
ного в. в., и по значению этой температуры при'прочих равных
условиях в. в. могут быть характеризованы в отношении их чув-
ствительности к нагреванию. . •
•Для последнего обыкновенно определяют так называемую
температуру воспламенения в. в.—самую низшую из темпе-
ратур, при которой может начаться взрывчатое разложение дан-
ного в. в.
Так как результаты опытного определения температуры вос-
пламенения в. в. зависят от условий, при которых наблюдения
велись, необходимо при желании использовать эти результаты
для сравнительной характеристики в. в. вести наблюдения в строго
однообразных условиях.-
Примечание. Методика «определения в данном случае такова: навеска
в. в. в 0,1 г помещается в'стеклянную пробирку определенных размеров. Про-
бирка с навеской погружается в парафиновую ванну, имеющую температуру
100д так, чтобы в парафин было погружено примерно около 0,3 длины пробирки.
Перемешивая жидкий парафин особой мешалкой для достижения равномерного
нагревания пробирки и раблюдая за температурой парафина по термометру,
*
3 Н. А. С о к о л о в. Курс теории взрывчатых веществ. „ 33
DL Scientific Heritage of’Russia . * •
погруженному в парафин на такую же глубину, как и пробирка с навеской в. в.,
ведут дальнейшее нагревание парафиновой ванны с такой ’ скоростью, чтобы
температура повышалась на 5° в минуту. Отмечают температуру • в момент
вспышки взятого в. в.
Как видно из краткого описания этого способа определения
температуры вспышки в. в., результаты этого испытания могут
зависеть от различных факторов: степени измельчения навески,
способа ее засыпки в пробирку, толщины и качества стекла про-
бирки, а также размеров этой пробирки, и в особенности от
скорости нагревания. Для веществ, имеющих высокую темпера-
туру воспламенения, применяют вместо стеклянной металлические
пробирки, а вместо парафина пользуются иногда сгГлаврм
Вуда/ - •
Приводим температуры воспламенения, определенные ука-
занным способом, для главнейших в. в. “
Название взрыввеществ.
Температура*воспламе-
нения
Гремучая ртуть . . . . '. . .
Азид ртути окисной...............
Азид серебра . . :...............
Азид свинца^....................
Тэн................
Гексоген..............*. . . .
__ 1 »
Нитроглицерин . .................
Гремучий студень...............;
, Пироксилин ‘(13^ азота) . . .
Коллодий (11% азота) . ; • . . . ,.
Пироксилиновый бездымный порох . .
Нитроглицериновый порох, .• . . .
Нитроманнит . . . • . . ‘ .
Тринитротолуол .....................
Тринитробенз’ол . . •...........
Пикриновая кислота .
Тетранитрометиланилин
Аммонал №,1. . .
Шеддит. . .
Пикрат свинца.
Пикрат железа
’ • 160-180°
220-230°
- 250-300° ’
295—345°
290° ‘
290°
. 200—205° • ‘
180-200°
' 183—186°
200°
168-176°
-170—180°
160-170°
. 205—300°
Опр. темп, воспл. не
имеет
300-310°
190—194°
Опр. темп, воспл. не
имеет
258—265°
• 258—268°
300°
Согласно сказанному ранее об „изменении чувствительности
к внешним импульсам у в. в., находящихся в состоянии медлен-
сientific.Heritage of Russia .
ного разложения, принимают, что приведенные данные о темпе-
ратурах воспламенения в. в. до некоторой степенй могут слу-
жить придержками для оценки степени стойкости в.>в.: чем в боль-
шей мере температура воспламенения данного в. в. отступает
от найденной для нормального образца в сторону снижения, тем
следовательно более повышенной чувствительностью- обладает
данный образец и, поэтому тем в большей мере стойкость его
должна считаться пониженной по сравнению с нормальным об-
разцом. . • . *
Для достижения взрывчатого разложения на-
греванием необходимо, чтобы внешний тепловой
импульс был достаточно интенсивен и действовал
с необходимой продолжительностью. Сказанное под-
тверждается .следующими 'опытными данными: 1) если на кучку
зерен-дымного пороха-положить рыхлый сухой пироксилин и за-
жечь его, воспламенения дымного, пороха не последует, так как
•зерна дымного пороха не успеют достаточно нагреться за время
быстрого сгорания сухого пироксилина; 2) воспламенение в/в.
твердыми телами, накаленными выше температуры -воспламене-
ния данного в. в., напротив, достигается весьма легка—накаленные
искры, состоящие из небольших твердых частичек, как известно,
способны легко вызывать воспламенение в. в., так как запас тепла
в них сравнительнб* велик; таким качеством накаленных твёрдых
тел пользуются в практикенапример в запальные составы длЯ_
обеспечивания действия их вводят такие соли, которые при горе
нии запального состава дают твердые частицы, образующие поток
•искр, облегчающих воспламенение заряда в. в.
*
§ 15. Возбуждение взрыва ударом
При возбуждении взрыва у даром, как следует из
сказанного ранее, необходимо, чтобы интенсивность действия удара .
на слои вещества, воспринявшие удар, была достаточной для их
разложения. Совершенно очевидно, что в данном случае будут
иметь решающее значение всякого рода факторы, изменяющие
чувстрительность в. в. к удару, и поэтому'при данной силе удара
нельзя ждать во всех случаях вполне однообразного эффекта:
в одних случаях данной 'силы удар может вовсе не вызвать раз-
ложения в. в., в других—может начаться медленно идущий про-
цесс горения в. в., в третьих—произойдет взрыв второго рода, в чет-
‘вертых — взрыв первого рода, или так называемая детонация,
• при которой скорость процесса разложения вещества во много
раз превышает скорость разложения вещества при обыкновенном'
взрыве. Понятно также, что для данного в. в. такое различие
в результатах воздействия на него ударного импульса может
зависеть также й от силы удара.
Из сказанного следует, что 1) все взрывчатые вещества могут
быть разбиты на группы по свбей чувствительности к Удару
и подобная классификация может иметь чрезвычайное значение
з- ' , '• • • .
DL Scientific Heritage of Russia ш
для условий их практического применения и 2) изучение условий
наибольшей эффективности действия ударного импульса данной
величины является также чрезвычайно важным для условий прак-
тического применения в. в. , . *•
Из многих способов изучения чувствительности в. в. к удару
остановимся здесь только на одном—-.определении чувствитель-
ности к удару на копре.
Сущность указанного испытания сводится к следую-
щему. ’ ‘ •
Небольшая навеска в. в. — обыкновенно 0,4 г, помещенная
в особое приспособление — так называемый штемпельный при-
борчик Каста, подвергается действию удара груза, в 2> 4, 10 и
иногда 20 кг на особом аппарате — так называемом копре. Копер,
состоит из двух неподвижно' прикрепленных в вертикальном
положении к каменной стене рельсов, между которыми свободно
скользит стальной груз. Последний снабжен в своей верхней части
небольшой головкой, которая зажимается между, стальными
лапками пружинного выключателя. Выключатель, а вместе
с ним и груз посредством особого шнура могут быть установ-
лены на желаемой высоте, измеряемой по шкале. Под рельсами
на прочном каменном фундаменте укрепляется прочная массивная
/ колодка с цилиндрической наковальней из закаленной стали, на
которой и помещается указанный выше штемпельный приборчик
Каста с навеской взрывчатого вещества.
По принятым в Германии правилам при этом испытании
определяют для данного груза наименьшую высоту, при которой
получается не менее одного взрыва из шести испытаний.
Опытные данные показывают, что для достижения сравнимых
результатов испытания - на копре необходимо вести, соблюдая
во всех случаях совершенно одинаковые условия: степень измель-
. чения навесок сравниваемых в. в. должна быть равная, испытания
должны вестись при одной и той же температуре, степень влаж-
ности веществ, применяющихся в безводном состоянии, не должна
отличаться и т. д; Результаты испытания на копре отчетливо
показывают значительную зависимость чувствительности в. в.
к удару от их упругости—чем меньше упругость в. в., тем
выше его чувствительностьк удару. Указанная зависимость объяс- -
.няется тем, что при ударе тем большая часть живой силы удара
затрачивается на' нагревание слоев вещества, подвергшегося,
удару, чем менее оно упруго; напротив-, в случае абсолютно’
упругого тела на нагревание вещества теоретически живая сила
удара вовсе не была бы израсходована. •
* л
* • • « •
4
§ 16. Классификация в. в. по чувствительности к удару .
Испытания различных .• в. • в. на копре- позволили дать
. следующую классификацию в; в. по их чувствительность к
удару:
Название взрыв, веществ Высота ! падения i 2 кг груза, см Работа груза, кг\м Название взрыв. • веществ Высота | падения i 2 кг груза, см Работа груза, кг'м
I класс: высота падения груза •ЗА* * Тринитротолуол . 60 1,2
до 7 см Пикрат аммония . 80 1,6’
Гремучая ртуть. . Нитроглицерин сухой .... Сухой пироксилин. Пикрат свинца'. ’. Пикрат железа. . Пикрат меди •. . Динитроглицерин сухой .... 2 4 5 5 7 • • 7 7 0,04 0,08 • ОД 0,1 0,14 0,14 0,14 Пикрат натрия. . Пироксилин прес- сованный с. 15% воды .... Три н итро диметил - анилин. . . . Коллодий прессо- ванный с 15% воды 80 85 95 • 100 1,6 1.7 • 1,9
II класс: высота падения груза IV класс: высота падения груза
от 8 до 25 см * от 101 дс > 200 см
Кизельгур- динамит 8 0,16
Гремучий студень. 12 0,24 Аммонийно-селит- •
Гремучий студень замерзший . . 15 0,30 ровые в. в. . . 105—180 2,1—3,6
Кузельгур- динамит 'замерзший . . 20 0,40 Ароматические ни- тросоединения с
Щ класс: высота падения груза от 26 до 100 см малым содержа- нием азота: •
Тэн ...... Нитроглицерино- вый порох . . Бездымный порох 20-38 20—30 « 0,4—0,76 0,4—0,6 Динитробензол. . Динитрофенол. . Ксилил . . . . Тринитронафталин. 120 150 170 175 2,4 3,0 м 3,5
охотничий Тринитрокрезол . Шеддит Пикриновая кис- 30—45 30 32-36 • 0,6—0,9 0,6 0,64-0,72 Нитроклетчатки с содержанием во- ды более 20% г • «•
лота . . . . 35—60 0,7—1,2 Пироксилин с 20%
Г ексанитродифени- • воды .... 180 •3,6
ламин . . . ’. 40 0,8 Коллодий . . . 180 3,6
Тринитробензол . Тетранитрометил- 40—50 0,8—1,0 • •
анилин. . . . 40—65 0,8—1,3
Гексоген (по Берте) 42 Г ’ 0.84 • • • • 1 1
Сравнивая- данные этой таблицы с ранее приведенными ре-
зультатами испытаний чувствительности в. в. к нагреванию, легко
заметить, что .изложенное выше о различии в чувствительно-
сти в. в. к неодинаковым по характеру 'импульсам и о зависи-
. мости этой чувствительности от химической природы в. в. нахо-
дит опытное’ подтверждение. Действительно:
1. Соответствия в последовательном распреде-
лении в. в. по чувствительности к нагреванию и
к удару нет, пикраты железа, свинца и меди по чувствитель-
ности к нагреванию уступают динамиту, бездымным порохам и
37
DL Scientific Heritage of Russia
нитросоединениям, а по чувствительности к удару они значитель-
но превосходят эти взрывчатые вещества.
2. Чувствительность нитроклетчатки к удару
икнагреванию растет с повышением содержания
нитрогрупп. Чувствительность их к удару понижается с уве-
личением степени увлажнения—в этом сказывается влияние воды,
как примеси,, обладающей большой теплоемкостью.
3. Чувствительность однородных ароматиче-
ских нйтросоединений к нагреванию ик удару так-
же повышается с ростом числа нйтрогрупп в моле-
куле— сравни динитробензол и тринитробензол, динитрофенол
и пикриновую кислоту. . .
§-17. Возбуждение взрыва взрывом капсюля-детонатора
и взрывом активного заряда
При возбуждении взрывчатого разложения взрывом кап-
сюля-детонатора действие последнего, как указывалось; в основ-
ном сводится к удару по веществу газообразных продуктов
разложения капсюльного заряда. Несомненно, что при этом из-
вестную роль играет и непосредственное нагревание взрываемого
заряда сильно нагретыми продуктами разложения Детонатора.
Приняв такое объяснение импульсивного действия капсюля-дето-
натора, естественно ожидать, что в данном случае должна на-
блюдаться та же зависимость между чувствительностью в. ъ.
и действием капсюля, как при ударе. Действительно, опытными
данными’ установлено:
1. Вероятность возбуждения в з р ы в ч ато г о раз-
ложения данного заряда в. в. действием капсюля-
детон’атора тем большая, чем большей инициирую-
щей силы применялся капсюль-детонатор.
• Примечание. Как будет ясно из дальнейшего, величина инициирующего
действия капсюля зависит' от веса капсюльного заряда, плотности и скорости,
разложения его, природы в. в. ’ капсюльного заряда и состава продуктов его’
разложения (последними двумя факторами определяется и температура газообраз-
ных продуктов разложения капсюльного заряда, рост которой повышает импуль-
сивное действие капсюля). • .*
2. При данной величине импульсивного дейст-
вия капе юл я -д етонатора эффективность е го зави-
сит от чувствительности в. в. к.удару и определяется:
а) факторами химического порядка—природой в. в., числом
нитрогрупп в аналогичных взрывчатых химических соединениях,
б) факторами физического порядка — теплоемкостью и тепло-
проводностью заряда, начальной температурой его и температу-
рой разложения в. в., плотностью заряда, наличием' и качество^
различных примесей к в. в. заряда.
Указанными общими положениями практически и руковод-
ствуются при подборе соответствующего данным .условиям кап-
сюля-детонатора. Например при подборе капсюля-детонатора
для зарядов пикриновой кислоты, имеющих плотности 1,0 и 1,4,
dSScientific Heritage of Russia •
очевидна необходимость несколько более мощного капсюля во
втором случае; так как с ростом плотности понижается чувстви-
тельность в. в. к внешним импульсам. При подборе детонатора
к зарядам динитроглицерина и тринитроглицерина также оче-
видна необходимость капсюля с большим импульсивным дейст-
вием в первом случае.
В отдельных случаях для возбуждения взрывчатого разло-
жения данного в. в. может оказаться недостаточным даже наиболее
сильный по импульсивному действию капсюль-детонатор из числа
практически применяемых. В подобных случаях избегают приме-
нения каких-либо специальных капсюлей с еще более повышенным
импульсивным действием и достигают необходимого, пользуясь
так называемым промежуточным детонатором.. Смысл примене-
ния промежуточного детонатора таков: капсюль-детонатор взры-
вает небольшой заряд достаточно чувствительного к его действию '
взрывчатого вещества, взрыв же этого заряда вызывает взрыв
основного заряда. Так например нормальный капсюль-детонатор
№ 8 (гремучертутно-толовый или азидо-тетриловый) недоста-
точен для возбуждения взрывчатого разложения заряда плавле-
ного тола, Поэтому для'- взрывания последнего применяют fc
качестве промежуточного, детонатора небольшой заряд из прес-
сованного тола, который капсюлем № 8 взрывается вполне
удовлетворительно. Совершенно очевидно, что величина проме-
жуточного детонатора в подобных случаях будет зависеть как
от качества в. в. основного заряда (степени чувствительности
его к внешним импульсам), так и от химической природы в. в.
промежуточного детонатора. Практические данные наглядно
подтверждают это положение: для возбуждения взрывчатого
разложения 1 кг заряда плавленого тола вполне достаточно
в качестве промежуточного детонатора 10-граммовый заряд порош-
кообразного Прессованного тола. В то же время для вызова
взрывчатого разложения малочувствительной к внешним импуль--
сам аммонийной сели'гры необходим при том же весе ее заряда
промежуточный детЪнатор из порошкообразнаго тола весом не
менее 25 а.
*
В более сложных случаях может оказаться неудобным, применение одного
промежуточного детонатора. Например при применении во время мировой войны
для снаряжения снарядов, динитробензола, а также смесей его с аммонийной селит-
рой взрывание заряда велось таким образом: взрыв, капсюля гремучей ртути
вызывал взрыв тетрилового детонатора, имевшегося во взрывателе; результатом
взрыва тетрилового детонатора являлось взрывчатое разложение второго проме-
жуточного детонатора из рлавленого тротила, и наконец взрыв последнего вызывал
уже разложение основного заряда из динитробензола.
В условиях практического применения капсюлей-детонаторов
была установлена избирательность в. в. к различным капсюлям-
детсгнаторам. Так найдено, что отношению к азидотетриловым •
капсюлям тринитротолуол и . тетрил занимают по чувствитель-
ности одно из первых мест; в то же время по отношению к капсюлям
.гремучертутным наиболее чувствительным оказывается сухой пиро-
39
DL Scientific Heritage of bussia
ксилин, за ним пикриновая кислота; тринитротолуол же отли-
чается значительно меньшей чувствительностью.
При возбуждении взрыв а-данного заряда взры-
вом другого заряда, расположенного на некотором расстоя-
нии от данного заряда, сущность' явления, как указывалось,
сводится также к удару по пассивному заряду механической
ударной волны/ возникающей в среде при взрыве активного
заряда. Естественно ожидать, что в этом случае вероятность
возбуждения взрывчатого разложения пассив-
ногозаряда будет определяться:
1) чувствительностью его к удару, определяемой
различными факторами, уже разобранными ранее, и
2) силой ударного импульса, сообщаемого ударной
волной пассивному заряду, которая очевидно должна зависеть
й свою очередь:.
а) от величины активного заряда и качества его — больший
активный заряд из более мощного в. в. естественно вызовет при
взрыве образование и более мощной волны;
б) от условий прохождения ударной волны от активного
заряда к. пассивному — чем качество среды более способствует
сохранению мощности ударной волны, тем при прочих равных
условиях вероятность возбуждения взрывчатого разложения
пассивного заряда большая.
Возбуждение взрывчатого разложения одного заряда взры-
вом другого, расположенного от первого на некотором расстоя-
нии, широкого практического значения не.имеет, однако оно
может иметь место во многих случаях применения в. в; поэтому,
в дальнейшем это явление так называемого взрыва через влияние
разбирается детальнее. ,.
• 4 ••
Вопросы доя повторения
1. Назовите-основные импульсы, могущие служить для возбуждения взрыв-
чатого разложения. •
2. Почему теплота мбжет считаться основным фактором для начала взрыв-
чатого разложения? •
3. В чем выражается избирательность в. н. к действию начальных импульсов?
4. Какова роль . факторов химического порядка в чувствительности в. в. •
хк действию внешних импульсов? • ’ <
5. Перечислите основные факторы физического порядка, определяющие
чувствительность в в. к внешним импульсам.
6. Поясните на призере значение для чувствительности в. в. физического
строения и аггрегатного состояния вещества. , '
• 7. Какое значение имеет начальная температура для чувствительности- в. в.?
• 8. Какова зависимость между чувствительностью в. в. и количеством тепла,
выделяющимся при взрывчатом разложении?
9. Каково значение теплопроводности и теплоемкости вещества для его
чувствительности? ’ <•
10. Как могут быть классифицированы инертные примеси по их значению
для чувствительности в. в.? •
11. Чем объясняется флегматизирующее действие парафина, камфоры и дру-
гих подобных веществ? . - .
12. Почему, чувствительность в. в. повышается при добавлении твердых
частиц с острыми краями?
40 ’ ' <
DL scientific Heritage of Russia - * •
хЗ. Что называется температурой воспламенения.в. в. и как она определяется?
14. Какие основные условия, должны быть соблюдены при возбуждении
взрывчатого разложения нагреванием и ударом?
15. Какое значение имеет классификац >я в. в. по чувствительности к удару?
16. Как опредетяется чувствительность в. в. к удару испытанием на копре?
17. К какому классу по чувствительности к удару относятся гремучая ртуть,
гремучий студень, тол, аммонийно-селитровые в. в.? . •
18. Какие основные условия должны быть соблюдены при возбуждении
взрыва заряда действием капсюля-детонатора?
%
€' ОТДЕЛ IV
СКОРОСТИ И ФОРМЫ РАЗЛОЖЕНИЯ В. В.
§ 18. Процессы воспламенения и распространения разложения
по массе в. в.
Переход взрывчатой системы в систему конечных продуктов
разложения может совершаться с различной скоростью, величина
которой определяется химической природой (составом) в. в., ка-
чеством примененного для возбуждения взрывчатого разложе-
ния начального импульса и влиянием всей суммы различных .фак-
торов, Могущих изменять скорость разложения в. в. в большую
или меньшую сторону. Скоростью разложения в. в. опре-
деляется форма разложения — медленное разложение,
обыкновенный взрыв, детонация; в свою очередь форма разло-
жения определяет характер и величину работы, которую в дан-
ных условиях может произвести заряд в. в.
• " Имеющийся фактический материал еще не освещает это го во-
проса с желательной полнотой, особенно для случаев разложения
в. в. *с крайне большими скоростями. Более отчетливо зависи-
мость скорости разложения в. в. от различных факторов уста-
новлена для случаев относительно медленного разложения в. в.,
когда условия наблюдений и количественного анализа процесса
разложения более доступны.
Примечание. Здесь и в дальнейшем применяется общепринятая тер-
минология для- обозначения форм превращения, в. в. в систему конечных про-
дуктов, несмотря на очевидное техническое несовершенство таких терминов, как
.воспламенение', .горение" в применении к условиям превращений в. в. в си-
стему конечных продуктов.
• •
Явление взрыва, несмотря на значительную его кратко-'
временность,может быть рассматриваемо как два самостоятель-
ных последовательно- развивающихся процесса: воспламенения
в. в/ и распространения взрывчатого разложения по массе за-
ряда в. в.
В момент воспламенения некоторая часть вещества, находив-
шаяся под непосредственным влиянием внешнего импульса, до-
водится до состояния разложения, а последнее в свою очередь
является импульсом для разложенья остальной части вещества.
Влияние различных факторов на скорость воспламенения в. в
DL Scientific Heritage of Russia
может быть.установлено однако только для условий разложе-
ния при небольших скоростях, например при возбуждении раз-
ложения нагреванием. Для воспламенения в. в. нагреванием не-
обходимо, чтобы под действием начального импульса в некото-
рой части вещества было достигнуто нагревание до темпера-,
туры воспламенения. Это нагревание, как показывают опытные
данные, достигается не сразу,4 а требует-..промежутка времени
тем меньшего, чем интенсивнее иттет передачи веществу тепла от
внешнего импульса. Для того чтобы была достигнута темпера-
тура воспламенения, обязательным условием -является превыше-
ние притока тёпла ;от внешнего импульса над расходом его пу-
тем распространения по массе вещества и излучения. Скорость
достижения • температуры воспламенения зависит от ряда
факторов:. ' • . .
а) чем меньше теплопроводность . вещества, тем выше ско-
рость воспламенения, так как. тем большая часть теплоты, по-
лученной *от .внешнего импульса, идет на нагревание слоев, под-
вергшихся действию импульса; . .
б) 4eivi меньше теплоемкость вещества, тем скорость воспла-
менения выше, так как в этом случае нагревание слоя вещества,
подвергшегося действию начального импульса, произойдет
быстрее; . .
в) с ростом давления скорость воспламенения в. в. также
растет, так как в этом случае удаление нагретых газов от вещества
затруднено, что и способствует более быстрому нагреванию в..в.;
г) с ростом плотности вещества скорость воспламенения
уменьшается, так как в этом случае проникновение нагретых
газов между частицами вещества будет затруднено и следова-
тельно нагревание вещества до температуры воспламенения будет
задержано; ч
д) с ростом начальной температуры скорость воспламенения,
растет, так как в этом случае, очевидно, для нагревания вещества
до температуры воспламенения ' потребуется меньший про-
межуток времени. ’ . ’ • *
Установлены также каталитические влияния различных фак-,
торов на скорость воспламенения в. в.. Например воспламенение
рудничного, газа происходит гораздо скорее в присутствии уголь-
ной пыли; воспламенить смесь метана с кислородом гораздо легче,
по некоторым опытным данным, нагреванием накаленной платино-
вой проволочкой, чем нагреванием накаленной железной' прово-
лочкой, и т. д. ’ ' . ’
§ 19. Скорость распространения взрывчатого разложения
Переходя к вопросу о скорости разложения в. в., правиль-
нее— скорости распространения разложения по массе-в. в., не-
обходимо ранее всего указать, что эта скорость фактически
определяется двумя факторами: 1) скоростью самого химического
превращения, совершающегося в массе вещества, все части ко-
DL Scientific Heritage of Russia • /
торого находятся в одинаковых условиях температуры и давле-
ния, и 2) скоростью распространения реакции разложения ог
слоя к слою по массе вещества.
Первая из этих скоростей, названная Бе рте л о молекулярной
скоростью реакции, может быть оценена по количеству вещества,
претерпевшего химическое превращение в единицу времени при
неизменных температуре и давлении.
Вторая,скорость, т. е. скорость распространения разложения
по массе в. в., части которого фактически. находятся в разных
условиях температуры и давления, может быть оценена прост- •
ранством, на которое распространится процесс разложения
в единицу времени. Эта скорость зависит непосредственно от
молекулярной -скорости разложения — с ростом молекулярной
скорости разложения соответственно увеличивается и скорость
распространения разложения по массе вещества.
. В условиях взрывчатого разложения в. в. экспериментально
расчленить эти две скорости очевидно.невозможно. Под скоростью
разложения в. в. поэтому фактически разумеется скорость рас-
пространения разложения по массе в. в., но при этом учитывав
ется зависимость этой скорости от молекулярной скорости
разложения.
Непосредственная роль молекулярной скорости разложения
более отчетливо может быть изучена лишь для условий доста- ’
*точно медленного разложения в. в. при температурах ниже тем-
пературы воспламенения. • *
Опытными данными-установлено, что. при температурах ниже
температуры воспламенения молекулярная скорость разложения
в. в., оцениваемая по количеству газообразных продуктов’разложе-
ния, образующихся за определенный промежуток времени, находится
в прямой зависимости от температуры, причем ;формы этой за1-
вцсимости меняются в различных интервалах температуры: с.пе-
реходом из одного интервала'в другой меняются как уравнения
разложения, так и скорости разложения. Установлено также,
что для каждого в. в. в интервале температур до .точки вос-
пламенения имеется критическая температура, выше которой
скорость разложения внезапно крайне увеличивается. На рис. 1
дан График зависимости скорости разложения щавелевокислого
серебра'от температуры, на котором перегиб'кривой скоростей
при температуре около 170° соответствует указанной критиче-
ской точке. Изучение скоростей разложения в. в. при низких
температурах указало также на значительно меньшую молекуляр-
ную скорость разложения нитросоединений по сравнению с ве-
ществами типа сложных эфиров. Так ’ найдено, что скорость
разложения тола при 180° равна примерно скорости разложе-
ния пироксилина при 120°. Скорость разложения в. в. при
низких температурах может также значительно меняться под.
влиянием различных веществ, оказывающих .каталитическое вли-
'яние; в частности катализаторами, как вполре точно установлено,
могут служить и сами продукты разложения в. в.
1 ’ ’ 43» •
DL Scientific Heritage of Russia
Скорость распространения взрывчатого разложения по массе
в. в., зависящая, как указано, непосредственно от молекулярной
140 150 160 170 180 190
Температура
Рис. 1- График скорости разложе-
ния щавелевокислого серебра.
скорости разложения, в то же вре-
мя* определяется совокупностью
всех условий, при которых проис-
ходит распространение по массе
вещества взрывчатого разложе-
ния. Так например в случаях, от-
носительно медленного разложе-
ния последнее вообще может
стать возможным только в том
случае, если в каждом отдельном
слое вещества приток тепла от
ре-акции разложения превышает
потерю его в окружающую^ сре-
ду, так как в противном.случае
каждый следующий слой веще-
ства не получил бы необходимого
импульса для разложения- Оче-
видно поэтому, что на скорость
распространения реакции разложения по массе р. в. в этом случае
должны ранее всего влиять все факторы, могущие изменить' при-
ток тепла в каждом слое вещества. ш
Основными факторами; определяющими скорость распрост-
ранения взрывчатого разложения по массе в. в., являются:
1. Тепловой эффект реакции разложения — чем выше он, тем"
большим, при прочих равных условиях, должно быть импуль-
сивное йоздействие каждого ‘разложившегося слоя на следую-
щий слой и следовательно тем большей должна быть скорость
разложения.
2. Теплоемкость и теплопроводность в. в. —с уменьшением
их значение импульсивного воздействия каждого разложивше-
гося слоя на следующий слой вещества также растет.
3. Давление, при котором происходит разложение в. в., — чем
выше оно, тем скорость разложения 'больше; при значительном
же понижении давления, как показали опыты Абеля с пирокси-
лином .и нитроглицерином, скорость разложения значительно
снижается: . '
4. Плотность в. в. Значение плотности однако неодинаково
в различных случаях: в случаях медленного разложения в. в.,
когда импульсом к разложению каждого следующего слоя явля-
ется исключительно передача тепла от слоя к слою, рост плот-
ности должен уменьшить скорость распространения разложения,
так как проникновение нагретых'газов в каждый следующий слой
вещества будет затруднено (уменьшается- скорость воспламене-
ния); в случаях же крайне быстрого прохождения разложения—
детонации, напротив, увеличение плотности вещества до извест-
ного предела может, . как будет разъяснено ниже, увеличить
скорость прохождения разложения по массе в. в.
• *
44 ' ’ •'
DL Scientific Heritage of Russia ’ .
5. Форма и интенсивность начального импульса. Значение
этого фактора для скорости разложения в. в. разбирается ниже.
Примечание. Явление сгорания порохов* рассматривается также как
сложный процесс, состоящий из трех самостоятельных явлений: зажжения-воз-
буждения горения вещества в какой-либо точке; воспламенения—распространения
горения по поверхности вещества—и собственно горения—распространения-горения
от поверхности вглубь вещества.
§ 20. Различные формы, прохождения взрывчатого разложения
Ограничивая этим изложение основных, сведений о скоростях
воспламенения и горения в. в., переходим к рассмотрению воз-
можных эффектов воздействия на в. в. основных форм началь-
ного импульса.
В том случае, когда внешний импульс был недостаточно
мощен,-вызванное им в ближайших слоях в. в., подвергшихся
его'воздействию, разложение может оказаться неинтенсив-
ным по ’ своей -скорости, результатом чего будет то, что те-
плота, выделяющаяся, "при разложении ближайших слоев; будет
расходоваться преимущественно на нагревание окружающей сре-
ды, передача ее следующим слоям вещества будет незначительна
и может оказаться недостаточной Для начала их взрывчатого
разложения. В этом случае мы будем наблюдать явление обык-
новенного горения в. в. или частичного взрыва с преимуществен-
ным разбрасыванием основной массы вещества заряда. Подобные
случаи частичного взрыва практически установлены не только
при применении капсюлей ненадежного дейстрия или с явно не-
достаточным капсюльным зарядом, но и в тех случаях, когда не
были учтены je или иные изменения физического порядка в дан-
ном заряде в. в., имевшие результатом понижение чувствитель-
ности. в. в. Например частичные взрывы часто наблюдаются при
применении аммонийно-селитровых /В. в., сильно увлажнившихся
вследствие несоответствующих условий хранения, а также при
применении аммонийно-селитровых и хлоратных натренирован-
ных в. в., слежавшихся при долгом хранении...
Подобные указанным случаи неполных или частичных взры-
вов могут иметь место не. только тогда, когда внешний импульс,
примененный для возбуждения взрыва, по тем или иным причи-
нам оказался недостаточным, но и тогда, когда условия дальней-
шего прохождения по массе вещества начавшегося взрывчатого
разложения ^неблагоприятны. Сказанное можно пояснить следую-
щими примерами:
а) При применений детонирующих шнуров я металлических
• оболочках наблюдались иногда случаи затухания их на некото-
ром расстоянии от конца их, взорванного капшрлем-детонатором.
' В этом случае возможным объяснением причин затуханий может
быть следующее: в подобных шнурах на относительно небольшее
количество в. в. в каждом отрезке его приходится относительно
большое колйЧествр металла' оболочки, обладающего большой
теплопроводностью; вследствие этого теплота, выделяющаяся
DL Scientific Heritage of Russia
45
при разложении в. в., в значительной мере теряется непроизво-
дительно (на нагревание среды), и поэтому условия для сохра-
нения начальной скорости разложения неудовлетворительные.
На некотором расстоянии от взорванного капсюлем?детонатором
конца шнура отрицательное значение указанных факторов может
оказаться уже настолько большим, что взрывчатое разложение
сердцевины шнура начинает итти все с меньшими скоростями
и наконец прекращается вовсе.
б) Известны случаи вылета из дула орудий затухших лент
бездымного пороха в том случае, когда стрельба велась слиш-
ком толстым сортом пороха, неуспевшим сгореть в течение вре-
мени движения снаряда по каналу орудия. Затухание пороха, т. е.
прекращение его разложения, .в этом случае надлежит объяснить
также влиянием внешних причин: при быстром движении выле-.
тевших из. дула орудия пороховых лент в холодной атмосфере
происходит быстрое охлаждение горящих поверхностных сдоев
пороховых лент, следствием чего является быстрое уменьшение
скорости разложения пороха и наконец окончательное затухание.
Допустим, что внешний импульс, примененный для возбуж-
дения взрывчатого разложения данного заряда в. в., оказался
вполне достаточным, В этом случае характер прохождения взрыв-
чатого разложения по массе данного заряда может имеет те или
иные особенности в зависимости от ряда условий.
а) Рассмотрим сначала наиболее простой способ возбужде-
ния взрывчатого разложения прямым нагреванием вещества (пла-
менем, электрической искрой и т. д.). Если нагревание слоя
вещества, непосредственно подвергшегося действию указанного
импульса, было достаточным для его разложения и последнее прои-
зошло, выделившаяся при этом теплота нагревает следующий
слой;, происходит разложение последнего, и теплота разложения
этого слоя, нагревая дальнейший слой, вызывает его разложение
и т. д. Таким образом реакция разложения вещества протекает
от- слоя к слою, причем скорость разложения каждого слоя бу-
дет зависеть от тай температуры, при которой это разложение
протекает, а также от ряда внешних условий, из которых глав-’
нейшим является давление, развиваемое газообразными продукта-
ми разложения. • .
Если разложению был подвергнут относительно небольшой
заряд в. в., Процесс пройдет по массе вещества с относительно
небольшими скоростями, так как количество выделяемых газооб-
разных'продуктов невелико-и давление, развиваемое ими, не мо-
жет значительно отразиться на скорости разложения.в. в.
Если воспламенению подверглись большие массы в. в., рас-
положенные на открытом воздухе, то скорость распространения'
разложения от. слоя к слою быстро возрастает, так как по мере
прохождения разложения по массе вещества раскаленные газооб-
разные продукты’- разложения, вначйле легко преодолевающие
сопротивления атмосферы, начинают в дальнейшем испытывать
все большие и большие затруднения в продвижении и поэтому все
* •
DL ^^entif ic Heritage of Russia
сильнее и сильнее нагревают соприкасающиеся с ними наружные
слои вещества, ускоряя их разложение, В то же время оказывае-
мое газообразными продуктами разложения давление на заряд
вызывает ускорение процесса разложения. Таким образом в слу-’
чае воспламенения больших зарядов в. в. мы можем ожидать,
что процесс разложения, вначале протекавший с небольшими
скоростями, может затем значительно эти скорости увеличить.
Очевидно, что при взрывании зарядов в. в. в прочных оболоч-
ках также следует- ожидать последовательного возрастания ско-
рости -реакции, так как в этом случае накаленные газы относи-
тельно большее время остаются в соприкосновении е еще
неразложившейся частью в. в_. и нагревают ее всесильнее и сильнее.
На прогрессивное увеличение скорости прохождения процес-
са разложения по массе в. в. большое влияние оказывает так-
же и качество самого в. в. —количество тепла, выделяемого им
при разложении, его теплоемкость:. чем больше первое и чем
меньше второе, тем скорее'медленно идущий процессразложения
в. в. приобретет повышенную скорость. Таким образом при
в о з бу ж д ен и и. в зр ы в ч а т-ого разложения прямым
н-агреванием скорость разложения в. в. в значи-
тельной мере определяется не только физико-
химическими качествами-вещества, но и относи-
тельной величиной заряда, наличием или отсут-
ствием. оболочек и сопротивлением, о казн вае мы-м
средой расширяющимся продуктам разложе-
ния: в случае небольших по величине зарядов, особенно '
зарядов без оболочек, а также при воспламенении веществ с не-
. высокой теплотрй разложения возбуждение взрывчатого разло-
жения прямым нагреванием в большинстве случаев не может
обеспечить значительную быстроту разложения — последняя бу-
дет итти относительно медленно, а следовательно и возможность
полезного использования энергии в. в., как было разъяснено ра-
нее, оказывается ограниченной.
Такие соображения побуждают отказаться от
использования прямого нагревания в. в. как им-
пульса для их взрывчатого разложения в тех с.лу-
'чаях, когда, необходима'большая скорость раз-
лож'ения; прямое .нагревание может- быть пригод-
ным импу/льсом для возбуждения взрыва только
наиболее чувствительных к действию импульсов
в. в., как например гремучей ртути, взрывчатое разложение котброй
происходит фактически, с одинаковой скоростью — безразлично,
каким бы начальным импульсом это разложение ни было вызвано.
Изложенное выше о полной возможности перехода в некоторых -условиях
относительно медленно идущего процесса сгорания в. в. в детонации}, т. е. во взрыв,
протекающий с крайней быстротой, говорит о необходимости принятия в усло-
виях хранения и обращения с в.-в. -всех . возможных-мер к предотвращению
опасности .случайно го воспламенения в. в.
б) При применении ударного импульса, .действие которого сво-
ч . • Ч • . ' Ч ' •
* . 47
DL Scientific Heritage of Russia t
дится к сжатию и нагреванию, • последнее не может вследствие
мгновенности удара распределиться равномерно по всей массе
вещества и концентрируется поэтому на слоях, ближайших к уда-:
ряющему телу.
Соответственно величине импульса разложение слоев в в.,
подвергшихся удару, произойдет с- большей или . меньшей
скоростью. Если при данном ударном импульсе скорость этого раз-
' ложенияГ окажется небольшой, дальнейшая передача разложения от
слоя к слою по массе вещества должна протекать в тех же усло-
виях, как и при возбуждении взрыва прямым нагреванием: на-
гревшийся и разложившийся слой нагревает выделенной при раз-
ложении теплотой следующий слой, происходит разложение этого
слоя и т. д. Таким образом скорость разложения и в данном
случае будет определяться скоростью передачи нагревания от
слоя к слою и температурой каждого из последовательно раз-
лагающихся слоев. * ' > .
Очевидно, что сказанное ранее о возможности прогрессивного
, увеличения скоростей разложения и перехода медленно идущего
процесса в детонацию сохраняет полную силу и в данном случае.
Предположим, что живая сила удара была настолько значи-
тельной, что нагревание, слоев в. в., подвергшихся удару, оказа-
лось значительным и крайне быстрым и следовательно скорость
разложения их была очень высокой. Допустить и в данном слу-
чае ту же последовательность прохождения разложения по массе
в. в. от слоя к слою, как и в ранее разобранных случаях, было
бы неправильно, так как вследствие быстроты процесса импуль-.
сивное действие разложения первого подвергшегося удару слоя
на следующий слой в. в. должно носить преимущественно харак-
• тер удара‘ газов взрыва, а не только нагревания, так как по-
•следнее не. может передаться с такой быстротой, с какой может
быть, передан удар. Естественно поэтому предподожить, что в дан-
ном случае прохождение взрывчатого разложения по массе ве-
щества будет носить особый характер — чередующихся явлений:
удар — нагревание и разложение первого слоя, удар, газообраз-
ных продуктов разложения первого слоя по второму слою —
нагревание и разложение второго слоя, удар газов взрыва его
по третьему слою' и т. д. Скорость прохождения разложения
в этой форме (так называемой взрывной волны) может
быть значительно увеличена непосредственным действием воз-
никшей в начальной части заряда ударной волны, скорость
прохождения которой- определяется факторами физического
порядка и вообще может быть большей скорости взрывной
волны, а интенсивность—достаточной для возбуждения разло-
жения в. в. при прохождении по заряду (см. § 29). '
Таким образом в рассматриваемом случае имеется несрав-
ненно больше возможностей получения крайне значительных ско-
ростей разложения, чем при прямом нагревании вещества.
в) При возбуждении взрыва действием капсюля7детонатора,
если последний обладал достаточной импульсивной силой, раз-
48
DL Scientific Heritage of Russia
ложение в. в. протекает с крайней быстротой, измеряемой тыся-
чами метров в секунду. Так как такие же скорости разложения
могли, быть достигнутый при прямом ударе по в. в., Вертело,
азатем Велер и Матт ер пришли к представлению о действии
капсюля как о -комбинированном действии удара и нагревания,
рричем удар, производимый по в. в. газообразными продуктами
разложений капсюльного заряда, имеет преимущественное значе-
. йие. Это предположение- естественно приводит к допуску, что
значительные скорости разложения при возбуждении взрывчатого
разложения действием капсюля-детонатора объясняются теми
же причинами, как и в случае прямого удара по в. в. »
Из изложенного следует, что разложение в. в. может про-
текать в следующих формах: ' •> V
1. Крайне медленное разложение- при температурах
ниже точки воспламенения в. в.; скорость этого разложения
определяется большей или меньшей близостью температуры в. в.
к температуре воспламенения.
2. Обыкновенное горение в. в., могущее иметь место
в том случае, когда вследствие тех или иных причин скорость
распространения начавшегося разложения по массе в. в. не пре-
вышает нескольких метров в-секунду, а иногда дажедо^ей метра.
Примером такой формы разложения в. в. может быть сгорание
на открытом воздухе лент бездымного пороха, сгорание небольших
открыто расположенных (без оболочек) количеств влажного
пироксилина или тротила при возбуждении их разложения прямым
нагреванием. Необходимо помнить о возможности в этом случае,
как пояснено было выше, прогрессивного увеличения скорости
разложения и перехода обыкновенного горения во взрывчатое.
3. Обыкновенный взрыв, или взрывчатое горение,
или взрыв второго рода, при. котором скорость распро-
странения взрывчатого разложения по массе вещества измеряется
в среднем сотнями метров в секунду. Взрыв второго рода могут
дать вообще все взрывчатые вещества, за исключением только
некоторых наиболее быстро разлагающихся веществ (гремучая
ртуть, некоторые азиды, хлористый азот и др.), при возбуждении
взрывчатого -разложения любым начальным импульсом, в том
случае, .когда инициирующее действие начального импульса недо-
статочно для возбуждения детонации или когда условия про-
хождения разложения по массе вещества неблагоприятны для
развития больших скоростей..
4. Детонация, или взрыв перво города при котором
скорость распространения разложения по массе в. в. измеряется
тысячами метров в секунду (для тэна 8 400 м в секунду).- Такая
форма разложения наиболее свойственна некоторым, так назы-
ваемым инициирующим веществам (гремучая ртуть и др.) при
любом способе возбуждения взрывчатого разложения, и возможна
для большинства остальных практически применяющихся в. в. при
условии. возбуждения их взрывчатого разложения действием
-капсюля-детонатора достаточной инициирующей силы и наличия
4 Н. А. С о к о л о в. Курс теории взрывчатых веществ • % 49
DL Scientific Heritage of Russia' * 9
благоприятных условий для роста и сохранения высоких скоро-
стей разложения при прохождении его по массе в. в.
Различают также иногда, как. самостоятельное . явление
вспышку, т. е. весьма слабый взрыв, не могущий дать значи-
тельного механического действия (например сгорание распылен-
ного в воздухе магния). Строгой грани однако межд^ вспышкой
и взрывом второго рода провести нельзя: вспышки мучной пыли
на мукомольных мельницах иногда по действию вполне прибли-
жаются к взрыву, так как при наличии соответствующих условий f
скорость сгорания смеси мучной -пыли с кислородом воздуха
может быстро возрасти.
При достаточной величине заряда разложение
в. в. отнюдь не обязательно протекает в какой-
либо одной .форме: как’ следует из изложенного ранее,'
в некоторых условиях разложение, начавшееся 6 форме обыкно-
венного горения, может закончиться детонацией и; наоборот, дето-
нация может перейти во взрыв второго рода или даже обыкно-
венное горение, если условия разложения на некотором участке
заряда резко изменятся.
•
- § 21. Классификация в.'в. по скоростям разложения
При прочих равных условиях возможность получения при
взрыве данного заряда в. в. детонации или взрыва второго рода
определяется также качеством самого-в. в.: различиме е, в. вообще .
не обладают одинаковой способностью к развитию больших скоро-
стей разложения и поэтому при совершенно одинаковых уело-'
виях возбуждения разложении одни в. в; стремятся -к разложению
с небольшими скоростями, другие же—с крайне высокими. Сказан-
ное является основанием общепринятой разбивки в. в. по скоро-
стям разложения на следующие группы при условии возбуж-
дения разложения прямым нагреванием.
1. Крайне быстро разлагающиеся, или бризант-
ные (дробящие) в. в. Примерами таких веществ могут служить:
гремучая ртуть, гремучее серебро, азотисто-водородная кислота
и многие ее соли (азиды), хлористый азот, иодист&й азот и. др.
Крайняя быстрота разложения этих веществ имеет резуль-
татом то, что при взрыве этих в. в. частицы окружающей среды
не успевают уступить место образующимся газообразным продук-
там взрыва и поэтому последние в момент образования сохраняют
объем и плотность, в.- в.; результатом чего является крайняя
быстрота нарастания давления до чрезвычайно больших величин.
Действие таких в. в. на оболочку и прилегающие, предметы по-
этому сводится к мгновенному удару большой силы, одинаково
направленному как в сторону наибольшего, так и* наименьшего
сопротивления. Характерным для этой группы веществ Является
раздробление оболочек на*мельчайшие частицы. Раздроблению
подвергаются также и предметы, непосредственно соприкасав-
шиеся с оболочкой. Например при взрыве--гре(лучей ртути в кап-
DL Scientific Heritage of Russia • . .
сюльной гильзе, положенной на железном листе, происходит как
раздробление оболочки в мельчайшие частицы, так и раздроб-
ление листа в том месте, где лежал капсюль.
2. Быстро горящие (раскалывающие) в. в., разло-
жение которых при одинаковых условиях возбуждения взрыва
с веществами первой группы проходит с меньшими скоростями.
Сюда должны быть отнесены нитроглицерин, динамит, а также
другие в. в. типа сложных эфиров азотной кислоты и нитросое-
динений. При воспламенении таких в. в. в прочной оболочке
действие их сводится не к раздроблению, а к разрыву оболочек
в направлениях наименьшего сопротивления.
3. Медленно горящие или метательные в. в.,
имеющие незначительнее скорости разложения. При воспламе-
нении таких -в. в. в замкнутом пространстве они развивают
давление постепенно, разрушая оболочку в местах наименьшего
сопротивления и отбрасывая части ее на более или менее значи-
тельные расстояния. Такое качество этих в. в. позволяет при-
менять их для метательных целей. Сюда относятся пороха дымные
и бездымные. ' .
Такая классификация в. в., как указано было
выше, действительна толькодля условий возбуж-.
дения разложения прямым нагр’еванием. При возбуж-
дении же взрывчатого разложения действием капсюля-детонатора
все вещества, отнесённые к группе быстро горящих или раскалыва-
ющих, .разлагаются со значительно большими скоростями, и дей-
ствие их приобретает в большей или меньшей мере бризантный
характер. Так как возбуждение разложения прямым нагреванием
практически применяется только для пороховых зарядов, разло-
жение же таких веществ, как тол, пироксилин, мелинит, аммонийно-
селитровые составы и т. д., всегда практически возбуждается
действием капсюля-детонатора, что приводит к достижению боль-
ших скоростей разложения и к .проявлению этими веществами
бризантного действия, вполне возможно деление в. в. только на
две группы по скоростям разложения:
1) бризантные или дробящие в. в. — сюда относятся
все практически применяющиеся в. в., кроме порохов, и
2) метательные вещества или пороха.
’ Из в. в. первой группы принято гремучую рту^ь, азидсвинца
и им подобные вещества, применяющиеся исключительно для
инициирования других в. в. выделять в особую подгруппу—ини-
циирующих в. в.
Необходимо учитывать, чт,о вообще приведен-
ная классификация в. в. носит в значительной
мере условный характер: принадлежность в. в. к той или
иной группе в значительной . мере определяется тем, в какой
форме и состоянии оно применяется, а также самым способом
возбуждения разложения. Так пироксилин, который по класси-
фикации относится к веществам бризантного, или ‘ дробящего
действия, при применении, его в форме лент бездымного, пороха
4» / 51
DL Scientific Heritage of Russia ’
является уже веществом метательного действия. В свою очередь
дымный порох, являющийся веществом медленно горящим, может
дать детонацию при возбуждении взрыва порохового заряда,
помещенного в прочную .оболочку, специальным запалом.
•» * * •
, Вопросы для повторения
1. Какие основные факторы определяют большую или меньшую скорость
воспламенения и распространения взрывчатого разложения по массе в. в?
2. Что называется молекулярной скоростью разложения в. в? .
3. Какова зависимость скорости разложения в. в. при температурах ниже
точки воспламенения от температуры?
4. Как может протекать разложение в. в. при недостаточной силе иницииру-
ющего воздействия начального импульса?
5. Как распространяется взрывчатое разложение'- по массе вещества при
возбуждении его нагреванием и какие факторы * могут увеличить скорость рас- •
пространения разложения?' • \
6. Почему возбуждение разложения прямым нагреванием непригодно' для
наиболее полного использования энергии таких в. в., как тол, пироксилин и др.?
.7 . Как протекает разложение по массе в. в.,' при возбуждении взрыва дей-
ствием капсюля-детонатора? Почему в этом случае могут быть обеспечены боль-
шие скорости разложения в. в.? .
8. Назовите возможные формы прохождения взрывчатого разложения по
массе в. в. ..
9. Чем определяется возможность классификации в. в. по скоростям раз-
ложения?
10. На какие основные группы могут быть разбиты в. в. при условии воз-
буждения разложения прямым нагреванием и при- условий возбуждения разло- .
жения действием капсюля-детонатора?
И. В чем заключается условность классификации в. в. по скоростям раз-
ложения? . ’ •
ОТДЕЛ V .
ДЕТОНАЦИЯ И ВЗРЫВ ЧЕРЕЗ ВЛИЯНИЕ
§ 22. Определение и характеристика явления детонации
Детонацией называется взрыв, протекающий
в’ минимальный промежуток времени. Явление дето-
нации было открыто в 1^64 г. А. Нобелем. Им было-установ-
лено, что нитроглицерин, сгорающий с относительно небольшой
скоростью при обыкновенном воспламенении, взрывает с огромной
быстротой и при той.же величине заряда дает значительно большее
разрушительное действие в том случае, если в массе его взорвать
капсюль с гремучей ртутью. Вскоре то же явление было установ-
лено Абелем в отношении пироксилина—оказалось, что и сухой .
пироксилин способен детонировать от капсюля гремучей ртути*.
• Значительное увеличение разрушительного действия при дето-
нации очевидно зависит именно от указанного возрастания ско-
" рости разложения в. в. Действительно, чем с большей скоростью
происходит разложение в. в., тем следовательно в бр.льшей мере
выделяющееся при разложении тепло. идет на нагревание газо-
образных продуктов разложения й менее теряется на нагребание
окружающей среды; результатом же более полного использования
выделяющегося при разложении тепла на нагревание газообразных
продуктов разложения является приобретение ими значительно
• > •
DL мпtific Heritage of Russia • • •
более высокой температуры, а следовательно и развитие ими дав-
ления, значительно большего, рост которого и определяет повы-
шение работоспособности вещества.
Детонацию поэтому можно определить как взрыв, при
котором в. в. дает наибольшее разрушительное действие.
Явление детонации имеет чрезвычайное значение для практики
подрывного дела, так как: 1) позволяет получить несравненно боль-
ший разрушительный эффект по сравнению с обыкновенным взры-
вом при применении одинаковых по составу и весу зарядов,
2) значительно упрощает методику подрывных работ и расширяет
возможности рентабельного применения взрывных методов работы.
Действительно, подавляющее большинство известных в. в. вслед-
ствие относительно небольших скоростей разложения при обык-
новенном воспламенейии обладает преимущественным действием
в .сторону наименьшего сопротивления; применение этих веществ
в условиях обыкновенного взрыва для получения максимума
работы требовало бы обязательного- введения заряда внутрь
разрушаемой среды, применения забивки, приближающейся по'
плотности к плотности Подрываемой среды — только при таком
условии могли бы быть достигнуты высокие давления газообразных
продуктов разложения и следовательно повышено разрушающее
действие данного заряда. Однакб и при этих условиях разруши-
тельное действие не могло бы достигнуть всё же тех величин,
которые легко достигаются для тех же -веществ при детонации,
так как скорость разложения при обыкновенно^ взрыве все же
осталась бы значительно меньшей, чем при детонации.
Ру иСарро были проведены обширные опыты для коли-
чественного установления различий разрушительной силы в. в.
при обыкновенном взрыве и при детонации: ими определялись
минимальные количества различных в. в., которые при обыкно-
венном взрыве и при детонации могли произвести одина-
ковые разрушения (разрыв вполне tодинаково приготовленных
маленьких чугунных бомбочек). За единицу для сравнения они.
приняли разрушающую силу дымного пороха. Одновременно ими
определялось количество тепла, выделяемого теми же вещест-
вами при разложении в случае обыкновенного взрыва и в слу-
чае детонации. Результаты опытов Ру и Сарро таковы:
' ч Название взрыв, веществ Разрушающая сила • Количество тепла’ на 1 кг, б. кал
обыкновен- ный взрыв детонация обыкновен- ный взрыв детонация
Дымный ружейный порох . Пикрат свинца .'Пикриновая кислота . . . Пироксилин л ....... . Нитроглицерин ...... ь • ч 1,00 • 1,55 2,04 3,00 4,80 • * 4,34 5,94 5,50. • 6,46 10/13 • , • 732 . 663 868 • 1060 1777 • 1 731 555 828 1056 1720 • • . 53
DJL Scientific Heritage of Russia
Эти данные показывают, что разрушительное действие при
детонации возрастает в 2 — 4 раза по сравнению с обыкновен-
ным взрывом.
Примечание. Детонация.дымного пороха достигалась 'при применении
особого запала.
Результаты опытов Ру и Сарро вместе с тем отчетливо
показали, что никакого увеличения количества вы-
деляемого при разложении тепла- при детонации
нет. Дальнейшими опытами' Сарро иВьеля было установ-
лено, что и конечные продукты разложения при детонации и при
обыкновенном взрыве близки по своему составу (ход же реакции
разложения при детонации и обыкновенном взрыве, как показали
современные.исследования, различен).
Таким образом вполне установленным мо?кно считать, что
причиной значительного различия в наблюдаемом
эффекте обыкновенного взрыва и детонации
является только значительно большая быстрота
разложений при детонации.
§ 23. Чувствительность взрывчатых веществ к детонации
Для получения детонации различных взрывчатых веществ
необходим начальный импульс неодинаковый по силе для раз-
ных в. ’ в. , <
Сравнивать взрывчатые вещества по чувствительности к детонации можно
например взрыванием зарядов в. в. в 100—200 г на толстых свинцовых плитках,
. пользуясь при этом капсюлями с различным .содержанием гремучей ргути; опре-
деляют наименьшее количество гремучей ртути, способное дать полный взрыв
заряда, о полноте же взрыва судят по даваемому взрывом эффекту на свинцовых
плитках. Вместо капсюлей с гремучей ртутью’ можно брать и другие, но обяза- .
тельно одинаковые во всей серии опытов для получения сравнимых результатов.
Показательные результаты могут быть получены также при определении предела
допустимой флегматизации данногр в. в. парафином, -при котором данное ’в. в.
сохраняет нормальную чувствительность к капсюлю-детонатору №.8.
• • •
Результаты подобных'опытов показали, что наибольшей
чувствительностью к детонации из практически
применяемых взр ывчатых-вещест в обладают ни-
троглицериновые взрывчатые вещества: большинство
из них безотказно детонирует от капсюля № 3 (0,54 г) и безус-
ловно от №6.(1,0г).
Наименьшей чу в ст в и те л ь-н остью к детонации
отличаются аммонийно-селитровые взрывчатые
вещества; для детонации большинства веществ этого класса
необходим капсюль-детонатор с содержанием не менее 2 г грему-
чей ртути (или ему равноценный). Вещества класса нйтросоеди-
нений—тол, пикриновая кислота и др.—в общем по чувстви-
тельности И детонации при небольших плотностях занимают
промежуточное положение между нитроглицериновыми и аммо-
нийно-селитровыми в. в. •
54, ‘
DL Scientific heritage of Russia . • * • *
Физическая структура в. в. также сказывается на его чув-
ствительности к детонации. Установлено, что вещества в аморф-
ном состоянии более чувствительны к детонации, чем те же
вещества в кристаллическом состоянии и особенно в крупнокри-
сталлическом и литом виде придех же .плотностях. Так пикри-
новая кислота кристаллическая, будучи превращена размолом
в мельчайший порошок, а затем спрессована до прежней плот-
ности, становится значительно более чувствительной к детонации.
Изменение чувствительности в этом случае может быть объяс-
нено так:'при кристаллическом строении вещества часть энергии
детонатора тратится на разрушение кристаллической формы,
и следовательно не вся энергия детонатора обращается на воз-
буждение детонации в детонируемом" веществе; такой потери
энергии детонатора нет при аморфном строении вещества, и по-
этому при прочих равных условиях на детонирование вещества
в. аморфном состоянии требуется меньше энергии, т. е. меньшей
силы детонатор.' В приведенном примере размолом кристалли-
ческой пикриновой кислоты фактически достигался переход ее
из кристаллического строения в аморфное.
.Переход взрывчатого вещества в коллоидное состояние зна-
чительно понижает его чувствительность к детонации.
Сказанное видно на примере пироксилина и пироксилинового
бездымного пороха: сухой пироксилин детонирует даже от капсюля
.гремучей ртути № 1, в то время как бездымный пироксилиновый
порох непосредственно не детонирует даже от капсюля № 10.
§ 24. Скорость детонации газообразных взрывчатых смесей
и жидких в. в.
А. Скорость детонаций газообразных взрыв-
чат ы х с ме сей по опытным данным Вертело и Вьеляв сред-
нем в 3 — 6 раз более скорости распространения звука в тех же
смесях. Изучаемые газовые смеси вводились исследователями
в длинные (20—40 м) трубки из различных материалов с кранами
на концах и с прерывателями тока, помещаемыми взаимно
на различных расстояниях. Прерыватели размыкали цепь, в
которую они были включены, при прохождении через них дето-
национной волны. Прёрыв' тока в цепи фиксировался особыми
приборами. Указанные опыты дали следующие результаты:
скорость детонации газообразных взрывчатых смесей: а) не.
зависит от расположения трубки и от материала трубки, б) не
изменяется заметно при изменении диаметра трубки, если
он не менее некоторого предела, в) не изменяется заметно'
в зависимости от того, открыты или закрыты оба или один ко-
нец трубки, г) не зависит от длины трубки и начального давле-
' ния газовой смеси при невысоких давления*, при значительном же'
• увеличении давления скорость детонации также растет (Диксон),,
д) при изменении температуры смеси с 10 до 100° скорость
детонации изменяется незначительно (Диксон).
• ' as'
DL Scientific Heritage of Russia ‘ 4W
Дальнейшими исследователями было установлено также еле-1
дующее: ’ ""
а) Примесь инертных газов уменьшает скорость детонации
и при некотором предельном содержании их детонация может
вовсе прекратиться. Уменьшения скорости детонации не наблю-
дается, если газообразная подмесь может оказывать каталити-
ческое влияние на скорость детонации. Так подмесь паров воды
в количестве не более 5—6% к смеси окиси углерода и кислорода
даже увеличивает скорость детонации этой смеси; при большем.
же содержании влаги скорость детонации начинав' падать (начи-
нает в большей мере* сказываться влияние паров воды, как инерт-
ной примеси).
б) Предельная величина'скорости детонации газообразных
цзрывчатых смесей зависит не только от природы газовой смеси,
но и от способа воспламенения. Детонация прекращается во всех
случаях, когда под влиянием -тех или иных причин температура
смеси падает ниже некоторого предела.
Так как при детонации газообразных смесей импульс' к раз-
ложению переносится от слоя к слою газообразными продуктами
разложения, скорость же движения молекул газа согласно кине-
тической теории газов имеет для каждой температуры вполне
определенную величину, Вертело и затем Диксоном было
высказано предположение, что скорость детонации газообразных
взрывчатых смесей в большей или меньшей мере должна при-
ближаться к средней скорости движения газообразных продук-
тов разложения, определенной для температуры взрыва. Ряд
опытных данных вполне подтвердил это предположение:
Co став смеси Средняя скорость де- _ тонации, м/сек Средняя скорость движения молекул при взрыва, м/сек
по Вертело по Диксбну
2H2 4~ O2 2 810 2 821 2 831*
CH4 + 2O2 2 287 ' 2 322 2 427 -•
C2N2 2O2 2195 ' 2 321* * 2 490
Б. Скорость детонации жидких взрывчатых
веществ. Скорость детонации жидких в., в. и зависимость ее
от различных факторов требует еще подробного изучения, так
как имеющийся опытный материал достаточно противоречив. Так
например для нитроглицерина различными-иселедователями указы-
вается скорость детонаций от 1 300до 7 603 м/сек и даже до 8 410
м/сек (Гольмес). Достаточно установленными можно считать:
. а) Скорость детонации зависит от материала и толщины
стенок оболочек, в которых помещен заряд: чем большее мгно-
венное сопротивление оказывают стейки оболочек, тем скорость
детонации выше.
б) Изменение температуры, с которым связано изменение вяз-
кости жидкостей, -оказывает влияние на. скорость детонации,
.56 - ' ' •
DL Scientific Heritage of Russia . ’ • ’•
а также ина чувствительность вещества к детонации; в отношении
некоторых сортов динамитов установлено заметное понижение
скорости детонации при понижении температуры.
в) В отношении влияния инертных примесей имеются крайне
противоречивые опытные данные; все же больше оснований счи-
тать, что подмесь инертных твердых веществ уменьшает скорость
детонации. Несомненно, что подмесь этих веществ может несколько
улучшить условия передачи по жидкому в. в. колебательного-
движения (каким в сущности является детонация) и следовательно
должна способствовать увеличению скорости детонации, но вли-
яние этих примесей в указанном направлении должно быть зна-
чительно менее роли их как факторов, отнимающих известное коли-
чество тепла на собственное нагревание и следовательно,
понижающих температуру газообразных продуктов разложения,
результатом чего и должно быть уменьшение давления газов
и следовательно уменьшение скорости реакции разложения. Исходя
из таких соображений, должно считать, что действительная ско-
рость детонации нитроглицерина должна приниматься равной выс-
шей из'установленных величин, т.-е. 7000—8000 м'сек, так как
в этом случае величины скорости детонации для динамитов, в част-
ности для кизельгур-динамита от 1916 до 6 600 мсек, отражают
вполне общее понижающее скорость детонации влияние инертных
примесей.
• • •
• Примечание, Известно также мнение, что слишком резкие колебания
величин скорости детонации для нитроглицерина и нитроглицериновых в. в.
объясняются тем, что нитроглицерину,‘вообще свойственны два значения скорости
детонации. Обоснованность допущения такой исключительности свойств нитро-
глицерина недостаточно еще проверена. .
§ 25. Скорость детонации твердых взрывчатых веществ .
и зависимость ее от различных факторов
Скорость детонации твердых, в. в. и зависимость её от раз-
личных факторов изучались рядом исследователей(Абель, Вье ль,
Меттеганг, Дотриш, Каст). Установлена зависимость ее от:
1) природы в. в. (химического состава и свойств), 2) качества •
оболочек, в которых помещены' заряды в. в.', 3) различных
физических свойств в.^. и условий взрывания, 4) энергии запала
(детонатора).
Сущность указанной зависимости такова: ,
А. Влияние химического состав’а. Хотя Имеющиеся
опытные данные не устанавливают общей зависимости скорости
детонации от химического состава взрывчатых веществ, однако
влияние на скорость детонации изменения состава для отдельных
взрывчатых веществ вполне подтверждается экспериментальными
данными.
Для взрывчатых веществ- типа нитросоединений (тол, пи-
криновая кислота и т. д.) .'установлены достаточно близкие скоро-
сти детонации,' что объясняется тем, что по запасу энергии все
» .
• 57
DL Scientific Heritage of Russia
указанные вещества сравнительно мало отличаются друг от дру.
га, значение же различий в молекулярном строении их очевидно
на скорость'детонации особенно’ не влияет.
Для взрывчатых веществ типа смесей (аммонийно-селитровые
в; в.) установлены довольно значительные изменения скоростей
детонации в зависимости от изменения состава таких смесей.
Подмеси инертных или маловзрывчатых веществ сказываются
различно:- скорость детонации иногда уменьшается, иногда мало
изменяется или даже возрастает. Сказанное может быть иллю.ст-
: рировано следующими примерами:
а) По опытам Каста тротил при плотности 1,33 детонирует
со скоростью 5920 м/сек, смесь же тротила с 0,5% мягкой смолы
при той же плотности имеет скорость детонации 5 155 м/сек,
следовательно при прибавлении 0,5% инертной примеси скорость
детонации упала весьма значительно — на 405 м/сек.
б) Смесь тротила с 10% маловзрывчатого динитротолуола
по тем же опытам Каста имеет скорость детонации, мало от-
личающуюся от таковой для чистого тротила при той же плот-
ности; в этом примере следовательно довольно значительная при-
месь маловзрывчатого вещества' практически не сказалась на
скорости детонации.
. в) Еще Абелем было установлено, что при увлажнении су-
хого пироксилина водой скорость детонации даже возрастает —
с 5 320 до 6 080 м/сек-, в этом примере инертная примесь—
вода—оказала ускоряющее влияние на скорость детонации.
г) Теоретически весьма интересным является также установ-
ленное еще Абелем и затем подтвержденное опытами Каста
уменьшение скорости детонации при добавлении к в. в. различ-
ного рода окислителей (например селитры), по природе своей
невзрывчатых или маловзрывчатых.
Подобные различия во влиянии на скорость детонации инерт-
ных примесей должным образом еще не анализированы. Можно
однако считать, что общее положение—уменьшение скорости де-
- тонации в.- в'.' при добавлении инертных или маловзрывчатых
примесей — должно иметь значение, и для твердых в. в. Отмечен-
ные же выше уклонения от этого положения могут быть объяс-
нены следующим образом: с
• 1. Увеличение скорости детонации при увлажнении пирокси-
лина видимо объясняется тем, что давление газообразных про-
дуктов разложения в данном случае суммируется с давлением
паров воды (или продуктов ее диссоциации),, и это увеличение
газового давления в большей мере действует повышающе на
скоростс разложения влажного пироксилина, чем расход теплоты
на испарение и нагревание паров воды до температуры взрыва:'
очевидно также, что в этом случае сказывается роль и различ-
ного рода побочных реакций, в общем приводящих к повышению
объема, а следовательно и давления газообразных продуктов
разложения. . •
.'Указанный рост скорости детонации при увлажнении пиро-
58 ’ . •
DL Scientific Heritage of Russia * •
ксилина может быть объяснен и иначе: при пропитывании пиро-
ксилиновой шашки водой достигается большая- плотность и одно-
родность среды, что способствует более быстрому разложению,
если допустить,- что оно проходит в форме ударной волны (см.
ниже). Это объяснение, даваемое некоторыми авторами, не отли-
чается однако теоретической убедительностью.
2. Уменьшение скорости детонации при добавлении окисли-
телей видимо объясняется тем,- что происходящее при этом изме-
нение состава газообразных продуктов разложения—уменьшение
количества СО и соответственное увеличение количества СО» —
связано, с относительным уменьшением объема газообразных
продуктов и соответственно давления. Кроме того указанные при-
меси повышают общую теплопроводность смеси, что сказывается
на увеличении потерь тепла на нагревание среды .и следова-
тельно- уменьшает температуру газообразных продуктов разло-
жения.
Б. Влияние оболочки на скорость детонации установлено
вполне отчетливо многими исследователями. По мнению Дот-
риша и. Каста прочность оболочки, правильнее мгновенное
сопротивление, оказываемое оболочкой давлению газообразных
продуктов разложения, существенно для скорости детонации
лишь до определенных величин плотности .заряжания (см. при-
мечание § 41). При больших плотностях заряжания, характери-
зующихся развитием -больших давлений, значение прочности обо-
лоч^к оказывается минимальным. Так по опытам Каста с литым
тротилом при изменении толщины стенок оболочек с 3 до 50 мм
скорость детонации практически не изменилась (6 700 и 6710ж/сек
соответственно). Опыты Дотриша с определением зависимости
скорости детонации от оболочек для веществ типа нитропрризвод-
ных дали впрочем несколько противоречивые результаты. Так при
замену бумажного патрона мрдной оболочкой он установил для
тринитротолуола и тринитробензола при небольших плотностях
заряжания увеличение скорости детонаций, для пикриновой же
кислоты такой зависимости отмечено не было. Опыты Бихеля
с аммонийно-селитровыми в. в. установили несомненное повы-
шение скорости детонации при помещении зарядов указанных в. в.
в прочные оболочки. Результаты этих опытов таким образом вполне
соответствуют указанному выше общему положению о влиянии
оболочки при небольших плотностях заряжания (практическая
плотность аммонийно-селитровых в. в. не превышает' единицы).
С точки зрения строго теоретической следовало бы ожидать
значительно большего влияния прочности оболочек н? скорость
детонации жидких и твердых в. в. при максимальной их плотности.
Действительно, в указанных условиях развиваемые газообразными
продуктами разложения давления превышают прочность любых
оболочек, а так как прочность оболочки не растет беспредель-
но с. ростом толщины ее, а стремится к некоторому пределу,
вполне определенному для каждого материала, оболочки разрыт
ваются ранее,' чем будет достигнуто максимальное давление газо-
DL Scientific MerAage ?f Russia J
Образных продуктов. Чем. ближе прочность (оболочки к указан-
ному пределу, тем более будет задержан разрыв ее и поэтому
тем до большей величины успеет, возрасти давление газообраз-
ных продуктов разложения, а следовательно и скорость детона-
ции. Указанное положение, высказанное Забудским, не имеет
прямых опытных подтверждений, но теоретически вполне обос-
новано. В практическом приложении оно указывает на необхо-
димость иметь для достижения максимальной скорости детонации
вполне определенную толщину стенок оболочки, различную для
разных материалов. •
В. Влияние диаметра патронов на скорость детонации уста-
новлено многими опытами Дотриша, Бихеля и Каста. Ими най-
дено, что для достижения наибольшей скорости детона-
ции диаметр патрона не должен быть меньше некоторой
определенной величины — различной для разных взрывчатых
веществ. Такой предельной величиной диаметра для динамитов,
по Бихелю, являются 30 мм, для нитросоединений (пикриновой
кислоты, тола и т. д.), по опытам ДоТриша и Каста, не менее
10 мм; для хлоратных в. в., судя по опытам Дотриша, опти-
мальным диаметром патрона очевидно надо считать 35 — 40 мм,
а для аммбнийно-селитровых в. в.— в пределах от 30 до 50 мм.
В практике взрывных работ оптимальные диаметры патронов
фактически соблюдаются.
Теоретически значение указанных оптимальных диаметров
патронов объясняется тем, чт,о при диаметрах, меньших некоторой
•определенной величины, давление газообразных продуктов разло-
жения не успевает возрасти до своей наивысшей величины, ранее
чем начнет сказываться влияние окружающей среды (охлаж-
дение газообразных продуктов разложения и следовательно па-
дение давления); при диаметре же. патрона, не меньшем требуе-
мой величины, влияние- окружающей среды сказывается при
прохождении детонации по веществу значительно менее (внутрен-
ние слои вещества как бы защищены оболочкой из внешних ело-,
ев и- их продуктов разложения), поэтому . давление, а с ним
и,скорость детонации возрастают до больших величин.
Г. Влияние плотности на скорость детонации было
установлено для -пироксилина еще Абелем., В позднейшее
время более подробными исследованиями этого вопроса зани-
мались Дотриш и Каст. Результатом этих исследований
может считаться следующая общая для всех в. в. зависимость
между плотностью и скоростью детонации: скорость детона-
ции с увеличением плотности растет до известного пре-
дела; этот предел различён для разных в.- в. Дотришем,
производившим исследование этого вопроса главным образом
k в применении к хлоратным и перхлоратным в. в., было ус'танов-
“ лено, что скорость детонации этих в. в. первоначально возра-
стает с .ростом плотности, а затем, по достижении максимума,
начинает резко уменьшаться. Так для одного из сортов шеддита
им найдено:
*
60 *
DL Scientific Heritage of Russia <
Плотность .°’7 0,8 0,9 4 1,0 1,1 1,2 1,3 1,38 1,52
> Скорость детона- ции 2100 2 248 2 430 2 504 2 550 2 510 2 360 2 166 отказ.
Аналогичная зависимость Дотришем установлена и для'
динамитов: Так для кизельгур-динам'ита (75 % нитроглицерина
и 25 %, кизельгура) им приводятся следующие данные: ,
Плотность • 0,63 0,79 0,85 1,34 1,54 1,62 1,69 1,71 1,74
ч Скорость детона- ции . 1991 2 397 2 563 . 3 670 5 230 6 794 4207 • 2460 • отказ
п Таким образом при графическом построении указанной зави-
симости изменение скорости детонации с .изменением плотности
выраз»лось бы кривой, .имеющей максимум. По мнению Дот-
риша, подобная же зависимость должна иметь место и для дру-
гих в. в. .Опытами Каста установлено действительно, что аммо-
нийно-селитровые в. в. (и можно считать — вообще в. в. типа
смесей) имеют также максимум скорости детонации при некото-
рой величине плотности, с дальнейшим ростом которой скорость
детонации заметно и быстро падает. В отношении же в. в. типа
нитросоединений (тротил, пикриновая кислота и т. д.) зависи-
мость скорости детонации от плотности носит несколько иной
характер: с ростом плотности скорость детонации вначале ра-
стет достаточно быстро, затем рост ее уменьшается', и, начиная
с некоторой величины плотности, скорость детонации остается
практически неизмененной. При графическом построении этой
зависимости мы получили бы в этом случае для скорости дё-
тонации кривую, поднимающуюся сначала быстро, затем мед-
леннее, и приближающуюся с некоторой определенной наивыс-
шей величины к ассимптоте. .
• Характерная зависимость между скоростью детонации •й плот-
ностью для случая неоднородного по плотности строения заряда
установлена также Кастом; скорость детонации в этом слу-
чае по величине близка к той, которая соответствует средней
величине плотности заряда; так для заряда из тротиловых пат-
ронов плотностью 1,4 и 1,57 при чередующейся их укладке Ка-
стом найдена скорость детонаци, иравная 6 570 м/сек, что почти
равно, скорости детонации тротила при плотности 1,49, опреде-
ленной в .6550 м/сек. Несомненно однако, что указанная зависи-
мость не может иметь места при резком различии плотности
отдельных частей заряда.
Теоретически указанная зависимость скорости детонации
61
DL Scientific-Heritage of Russia
от плотности может (быть обоснована такими ‘соображе-
ниями. .
1. Рост плотности уменьшает число воздушных промежутков
в веществе — делает его следовательно физически*более одно-
родным, чем'улучшаются условия прохождения детонационной
волны, как и всякого колебательного движения (см. ниже тео-
рию детонации). . '
Примечание. На основе опытов Наукгоффа некоторыми авторами
высказывалось противоположное мнение—о возможности роста скорости дето-
нации при наличии воздушных промежутков в веществе. Согласиться с таким мне-
нием, теоретически не обоснованным, нельзя. .
2. С ростом плотности увеличивается также давление газо- _
образных продуктов разложения вследствие большего количества
выделяемого тепла в- каждом слое и поэтому большего нагре-
вания. газообразных продуктов разложения, соответственно
чему возрастает их давление, что и влечет ускорение разло-
жения. • . ’
3. Одновременно с указанными явлениями при росте плот-*
ностц в. в. изменяется и чувствительность в. в. к детонации —
при увеличении плотности чувствительность вначале изменяется
незначительно, но затем уменьшение ее начинает крайне быстро
расти, и таким образом данный импульс становится все менее и ме-
нее достаточным для вызова детонации. Так как скорость детона-
Ции, как указано будет ниже, в значительной мере может зависеть
от инициирующей силы начального импульса, указанное уменьшение
действительности данного импульса при увеличении длотности
вещества должно приводить к уменьшению скорости детонации.
• В практических условиях при изменении плотности одно-
временно сказывается влияние всех трех указанных фак-
торов. ' ч •
Taft как опытные данные-показывают для динамитов, хлорат-
ных и перхлоратных в. в. и аммонийно-селитровых в. в. наличие
некоторого оптимального значения плотности, по достижении
которого скорость детонации уже начинает падать,- можно на
основе, изложенного считать, что для этих в. в. при плотности
ниже оптимальной .для величины скорости детонации имеют боль-
шее значение первые два фактора, а при плотности выше опти-
мальной основное значение приобретает- третий фактор,' В при-
менении к нитросоединениям значение трех указанных факторов
несомненно остается тем же, результаты же- опытов Каста —
сохранение практически одинаковых значений скорости детона-
ции, начиная с некоторого значения плотности, — следует считать
лишь фактически случайным взаимным уравновешиванием• влия-
ния трех указанных факторов, для указанных пределов плотности
и при инициирующей силе бравшихся при опытах капсюлей. Отказы
толовых шашек при .плотностях более 1,56. детонировать от кап-
сюля № 8 (гремучертутно-толового) и необходимость применять
при вышеуказанной плотности детонаторы более мощного ини-
циирующего действия, а при плавленом тротиле промежуточный
62
DL Scientific Heritage of Russia
детонатор из прессованного тротила—вполне подтверждают ука-
занные соображения. Из изложенного также следует, что для
всех вообще взрывчатых веществ указанную выше оптимальную
плотность нельзя считать величиной вполне определенной и. не-
изменной: очевидно, что, применяя капсюли-детонаторы меньшей
инициирующей силы, мы уменьшим и значение оптимальной плот-
ности, и напротив, применяя капсюли более мощного иницииру-
ющего действия, мы увеличим пределы „плотностей, при которых
данное вещество можно заставить детонировать. Эти соображения
имеют .большое практическое значение.
Д. Влияние инициирующей с’илы запала (капсюля-детонато-
ра). Кастом, а затем и другими исследователями было установ-
лено для длинных зарядов, что в зависимости от энергии
капсюля-детонатора скорость детонации на некотором
небольшом участке заряда, непосредственно примыкаю-
щем к капсюлю,- отличается от средней величины ско-
рости- детонации для-данного заряда: она более или менее
.этой средней скорости; при большей начальной скорости на даль-
нейших участках заряда замечается падение ее до средних, харак-
терных для данного в. в. и условий опыта, величин, при мень-
шей же начальной скорости наблюдается или рост ее на дальней-
ших” участках заряда или, довольно часто, прекращение дето-
нации. . *
Повышенная начальная скорость детонации особенно часто
наблюдается в случае небольших плотностей зарядов. Очевидно,
в этом случае сказываете# относительное значение давления,
’ развиваемого продуктами, разложения детонатора сравнительно
с давлением, развиваемым газообразными продуктами разложения
самого вещества в начальной 'части заряда. ’ В практическом
приложении указанное обстоятельство говорит о технической
рациональности применения капсюлей сильного иницииру-
ющего действия при работе с порошкообразными аммо-
нийно-с'елцтровыми и другими веществами, а также и вооб-
ще при зарядах небольшой величины. Вопрос о возмож-
ности произвольного .увеличения скорости детонации
путем применения капсюлей значительно более мощных,
чем обычные, несомненно решается отрицательно: никакое
увеличение мощности капсюля .не сможет увеличить значительно
скорость ‘ детонации, если она уже достигла характерной для
в. в. величины при данных условиях взрывания; значение приме-
нения возможно более сильных капсюлей иное—при применении
их возможно получить детонацию при значительных плотностях
зарядов и следовательно без опасения отказов применять заряды
высоких плотностей, что выгодно практически,‘так как при том
же объеме заряда дает возможность получить большее исполь-
зование энергий в. в. и следовательно большую работу. Изложен-
ное о ’ влиянии- .запала на скоростьдетонаци иможет быть
иллюстрировано следующими опытными данными Каста для
монахита: ‘ •
• 63
DI. Scientific Heritage of Russia
Плотность Запал Общая длина заряда, мм Скорость детонации м/сек
1,18—1,20 & 1 2-г гремучертутный капсюль 580 • ' ‘ 4 790 •
1,46 2-г капсюль и 260 г 580 . 2 275 •
пресс, тротила (1,35) ь 3 205 .
1,46 2-г капсюль и 270 г 580
пресс, пикр. кио». (1,35) •
Из этого примера видно, >jjco применение усиленного запала
(капсюль с- промежуточным детонатором) позволило получить и
при ’значительно отличающейся от обычной плотности относи-
тельно высокую скорость детонации. .
Недостаточно изученными остаются вопросы влияния на
скорость детонации изменения температурных условий, а также
значения различных состояний вещества (кристаллическое, аморф-
ное, коллоидное). В отношении влияния температуры можно '
высказать предположение, что изменения ее должны иметь неко-•
торое значение, поскольку чувствительность в. в. к внешнему
импульсу уменьшается с уменьшением температуры и увеличи-
вается с ее возрастанием: действительно, такое изменение чувст-
вительности делает' импульсивное действие капсюля данной иници-
ирующей силы в одном случае более слабым,-а в другом форсирует
это действие, что и должно сказаться в большей или меньшей
мере на скорости дётонации.
В отношении значения различных состояний вещества необ-
ходимо учитывать общее положение: чем однообразнее струк-
тура вещества, тем правильнее должно быть распро-
странение детойации по заряду; поэтому можно ожидать
более равномерного прохождения детонации у веществ,
плавленых' или прессованных до больших Плотностей,
по сравнению^ «порошкообразными веществами. Различ-'
-ные кристаллические модификации вещества, поскольку они отли-
чаются по чувствительности к механическим воздействиям, имеют
повидимому и неодинаковую скорость детонации, что может •
обусловливаться также и различиями в плотности.
9 • • • 9
, Вопросы для повторения
1. Что называется детонацией и почему при детонации может быть полу-
чено наибольшее разрушительное действие?
2. Какими опытными данными может'быть пояснено, что основным отличием
\ детонации от прочих форм взрыва является скорость взрыва?
3. От каких факторов зависит скорость детонации жидких в. в.?
4. Назовите основные факторы, определяющие скорость детонации твердых
в. в. Какие из них являются главнейшими?
5. Чем объясняется различи^ в значении для скорости детонации повышения
плотйости у аммонийно-селитровых составов и нитросоединений?
6. Какое значение для 'Скорости детонации имеют прочность оболочек1, вели-
‘ чина диаметра патрона и величина инициальной силы капсюля-детонатора?
7. Как зависит скорость детонации от наличия те^ или иных примесей кв.^в.?
64 • • • * . ' -*• •
DL Scientific Heritage of Russia % • *
§ 26. Взрыв через влияние
Если два заряда в. в. расположены взаимно на некоторых,
не превышающих известного предела расстояниях,, взрыв одного
из#таких зарядов, называемого в этом случае активным зарядом
может вызвать детонацию, или взрыв, или только более или ме-
нее интенсивное горение второго заряда, называемого в этом
случае пассивным зарядом.
Возможность передачи взрыва в указанных условиях была
для пироксилиновых шашёк установлена Абелем еще в 70-х го-
дах. В дальнейшем это явление детально изучалось многими
.учеными (Помар. Риман, 'Ковилл, Вьель, Мунроэ, Шалон,
рюденберг, Кайзер), накопившими значительный опытный и
теоретический материал по этому вопросу.
ЯвАние передачи взрыва через влияние в настоящее время
имеет следующее теоретическое толкование.
При взрыве заряда среда, окружающая данный заряд, ока-
зывает в первый момент после взрыва весьма значительное’со-
противление расширению сильно сжатых газов, образовавшихся
при взрыве. Поэтому в' местах соприкосновения этих газов со сре-
дой последняя претерпевает сильное сжатие,за которым следует
сильное разрежение. Эти два явления — сжатие и разрежение —
распространяются в окружающей среде по законам распростра-
нения продольных волн, образуя при этом так называемую удар-
ную волну. Явление передачи детонации, или взрыва, пассивному
заряду •« объясняется действием указанной ударной волны,'Опре-
деляющимся в основном скоростью движения этой волны
‘ и энергией волны на том или ином расстоянии от фокуса взрыва.
П р и м е ч.а н и е. Вольфом в подтверждение указанных взглядов приво-
дится следующий расчет: радиус сферы непосредственного действия газов взрыва,
рассчитанный до формуле:
в которой 70 —объем газов взрыва при атмосферном давлении, а к = 3,14,—
крайне ограничен. Так для 1 кг гремучего студня он не превышает 70 см. Так как
при некоторых условиях Л-кг заряд гремучего студня может вызвать детонацию
пассивного заряда., расположенного на расстоянии в 2 раза большем, передача
взрыва в этом случае не может быть объяснена прямым действием газов взрыва
и легко объясняется действием ударной волны. • • ч
Вопрос о скорости распространения ударной волны изучался »
детально Вьелем и Мунроэ, установившими, что‘эта ско-
рость довольно быстро падает по удалении от фокуса взрыва
и, будучи вначале значительно больше скорости звука, начнеко-
• тором расстоянии от фокуса взрыва сравнивается с нею. Вьелем
была установлена зависимость скорости ударной волны
от веса активного/заряда, химической природы в. в., плоть-
нос^и среды, материала .оболочки, в которой .помещен
активный .заряд. Дотриш опытно' установил, что скорость
. ударной хволны, получаемой itpn Детонации 150 кг дина»
мятного патрона, детонирующего со скоростью *7 000 м/сек,
на расстоянии 5 м от патрона равна "3000 м/сек. &ля
65-
оь те°Рии взрывчатых веществ
шеддита, детонирующего cq скоростью 3000 м/сек, в тех же
условиях,’ Дотриш нашел скорость ударной волны равной
950 м/сек. При широко проведенных опытах в Куммерсдорфе
было «установлено, что ударная- волна, получаемая при взрыве
1 500 кг желатинированного динамита, имела на расстояний 50 м
от фокуса взрыва скорость 800 мсек, а на расстоянии 250 м около
400 м/сек, т. е. была все еще более скорости звука в воздухе.
_______ Зависимость величины энер-
гии ударной волны-от различных
факторов по новейшим^ исследо-
ваниям определяется следующей
формулой:
j=k \!р
\/вг’
где: J—энергия волны, Р — вес
взрывчатого вещества в кило-
граммах, В—расстояние от фо-
куса взрыва, К—коэфициент»за-
висящий от свойств- в. в. и от
свойств среды. В отношении за-
висимости энергии волны от
свойств среды весьма интересные
Рис. 2.Сферы действия волны взрыва-
данные сообщены Брунсвигом: им найдено, что воздух в зна-
чительной мере, способствует, как эластичная среда,
быстрому затуханию ударно-й волны, вызывающей -взры в
соседнего заряда. .
Более детально сущность явления, происходящего при взрыве
активного .заряда, может быть представлена следующим образом
(рис 2). • „ • ’ . »
1. Непосредственно вокруг фокуса взрыва образуется сфера
действия газообразных продуктов взрыва, расширяющихся с край-
ней быстротой радиально до некоторой поверхности радиуса Ro.
2. Далее следует сфера радиуса Rt поступательного движе-
ния среды, двигающейся со скоростью, значительно большей
скорости звука. ‘
3. За сферой поступательного движения начинается сфера
радиуса Rt, в которой фактически уже нет поступательного
движения среды, но происходят'ее смещения — колебания посте-
пенно понижающейся амплитуды. •
Такое представление логически приводит к следующим выводам:
1. На некотором расстоянии от- фокуса взрыва ударная
волна обязательно переходит в волну звуковую —это должно
случиться тогда, когда скорость-движения ударной'волны срав-
няется со скоростью движения звуковой. *
-2. На некотором расстоянии от фбйуса взрыва характерного
для взрывд звукового эффекта не должно наблюдаться — это дол-
жно быть в пределах сферы такого радиуса Rt, в- которой часто-
66
BL* Scientific Heritage of Russia
та колебаний среды, вызываемых движением ударной волны
«больше частоты колебаний, воспринимаемых человеческим ухом.
3. В зоне смещения среды, в которой фактически происходят
чередующиеся уплотнения и разрежение среды, воздействие волны
на всякого рода препятствующие ее движению предметы может
вызвать отбрасывание их не только в сторону движения волны
от фокуса взрыва, но и в обратную сторону — к фокусу взрыва,
что может казаться маловероятным. ,
Основные отличия ударной волны' от звуковой, помимо
указанного, различия в скорости, сводятся ft следующему:
'а) формы распространения звуковой и ударной волн раз-
личны—при звуковой волне давление нарастает и падает непре-
рывно, при ударной, • периоды нарастания и падения давления
неодинаковы,
б) амплитуды колебаний ударной и звуковой волн по своей
конечной величины отличны.
. ' При уменьшении интенсивности ударной волны (на неко-
. тором расстоянии от фокуса взрыва) крутизна ее становится все
более пологой, нб крутоспадающая часть, соответствующая
• сжатию среды, сохраняет свой характер до тех пор, пока скорость
распространения ударной’ волны не снизится до скорости звука
в данной среде. По мере удаления от фокуса взрыва время
падения давления ^расширения среды), соответствующее пологой
части волны, сравнительно с временем роста давления (сжатие .
срёды) увеличивается, что и приводит к росту так называемого
„всасывающего" действия волны, которым и должно быть объ-
яснено указанное выше отбрасывание препятствий в сторону
фокуса взрыва.
Так как при детонации ударные волны распространяются
радиально 'от каждой детонирующей точки, заряда во все
стороны, естественно ожидать, что при. этом должны возникать
различные серии волн, отличающиеся как направлениями, так ’
и скоростям^ Из этих волн Диксоном указываются:
а) ретонационная волна, движущаяся в направлении, обрат-
ном направлению взрыва заряда,
б) волна отражения, возникающая как результат встречи
' двух ретонационных волн под некотором углом,
в) волна столкновения, возникающая при встрече противо-
положно направленных детонационных волн. Скорости распро/
странения всех этих' волн были изучены и оказались различными
•и вообще менниими скорости детонации данного в. в.
Явление передачи взрыва! через влияние весьма ин-
тересно такя^е и в чисто практическом отношении:
а) для подрывной практики оно открывает возможность
некоторой экономии материалов ц'ускоряет выполнение работ;
б) для практики складского хранения в. в. детальное изу-
чение этого явления может дать теоретические основы для пра-
вильной организации хранения в. в. —указать на необходимые
минимумы разрывов между хранилищами во избежание детона-
Л . %
DL *5?entif ic Heritage of Russia' * *
нии в. в., содержащихся в одном хранилище, в случае взрыва
в другом, соседнем хранилище.
Северней задачей при изучении'этого явления поэтому бу-
дет установление зависимости дальности передачи взрыва через,
влияние от различного рода факторов. .. “ .
4 • •
*
§ 27. Факторы, определяющие дальность передачи взрыва через,
влияние
. Опытными данными считается установленным:
а) Дальность перед-ачи взрыва через влияние зави-
сит от величины активного заряда и практически не за-
висит ст величины пассивного заряда; в том случае, если
Пассивный заряд находится в оболочке, но не заполняет ее пол-
ностью, возможность. взрыва #его при в'зрыве данного актив-
. кого заряда при» прочих равных условиях . значительно сни-
жается по сравнению со Случаем полного заполнения таким
же по весу пассивным зарядом предоставленной ему оболочки.
б) Дальность передачи взрыва через влияние зави-
сит от материала, из которого сделаны оболочки актив-’
ногой пассивного зарядов: чем прочнее материал оболочки,
тем на большее расстояние может быть передан взрыв через
влияние;’дальность передачи взрыва через влияние для зарядов
без оболочек при прочих равных условиях значительно меньшая.
в) Дальность передачи взрыва через влияние весьма
существенно зависит от плотности .среды, разделяющей ак-.
тивный и пасивный заряды, — чем большей плотностью отличается
среда, тем* на большее расстояние может быть передан, взрыв
через влияние; для заряд’ов, помещенных под водой, дальность
передачи большая, чем для- зарядов, зарытых в землю, а для
. последних больше,,чем для зарядов, подвешенных в воздухе. Для'
зарядов, помещенных в воде, дальность передачи зависит.- от
глубины погружения зарядов—с ростом ее дальность передачи
уменьшается.
г) .Слегка волнистая местность не препятствует пере-
даче взрыва1 через влияние, если же между зарядами нахо-
дится значительная преграда, например земляной вал, взрыв мо-
жет вовсе не передаться. • ' •
' д) Существенную роль при передаче взрыва через
влияние играет способ укрепления пассивного заряда—
при недостаточном его укреплении он может быть только от-
брошен 'ударной волной, не дав взрыва.
е) Дальность передачи взрыва через влияние в значи-
тельной мере зависит от химической природы; состава
и агг'регатного состояния в: в. Пб опытным данным Мунр’оэ
наибольшей чуствительностью к взрыву через влияние обладают
динамиты с высоким содержанием нитроглицерина, меньшей чув-
ствительностью обладает пироксилин и еще меньшей — все сорта
аммонийно-селитровых в\ в., а также хлоратные в. в., имеющие
вследствие подмеси масел пластическую консистенцию; бездым-
ные пироксилиновые пороха коллоидального типа имеют совер-
шенно ничтожную способность к взрыву через влияние.
Наивысшей чувствительностью к взрыву через влияние обладает
гремучая ртуть. При переходе из одного аггрегатного состояния
в другое чувствительность к взрыву через влияние изменяется.
Необходимо отметить, что опытный материал по вопросу о
чувствительности в. в. к взрыву через влияние достаточно
противоречив.
Формул,, определяющих зависимость между весом активного
заряда и дальностью передачи взрыва через влияние, предложено
•несколько, однако^ни одну из них нельзя считать вполне пригод-
ной для всех весовых значений активного заряда. Из этих формул
наиболее часто применяется для всякого рода практичес-
ких расчетов формула Турнэ (Лера): D — kV Р, где D — на-
ибольшее расстояние, на которое может быть передана детонация
Хвзрыв) активным 'зарядом весом Р килограмм, к~ коэфициент,
зависящий от различных факторов—качества среды; разделяющей
активный и пассивный заряды, наличия или отсутствия оболочек,
химической природы и состава в. в. и прочих условий. Из сказанного
следует, что для расчетов по формуле Турнэ коэфициент к прак-
тически дблжен устанавливаться на основе опытных данных для
каждого ряда условий, при которых происходит взрыв данного
.активного заряда. Так д’ля пироксилиновых зарядов, открыто
положенных на земле, коэфициент/; принимался Турнэ равным
0,3; для тех же зарядов в легких металлических оболочках, поме-
щенных в водё на глубине 2 — 3 м, он равен 1,2. Для динами-
тов с большим содержанием нигрсй’лицерина коэфициент к при-
нимается пфи тех же условиях соответственно равным 0,45 и 1,8,
а для аммонийно-селитровых и пластических хлоратных в. в. при
тех же условиях соответственно 0,06 и 0,25.
Расчеты дальности передачи взрыва чеоез влияние по фор-
муле Турнэ при указанных значениях коэфициента к не могут
однако претендовать на значительную точность: вычисляемые
по ней расстояния в случае значительных по весу активных за-
рядов Оказываются слишком большими. Приведенная формула
дает лишь грубо ориентировочные представления о возможной
.дальности передачи взрыва, через влияние, причем они будут
тем более то'чны, чем для меньших, при прочих равных условиях,
зарядов ведется расчет.
Указанна^ неготносТь -формулы Турчэ в применении к
большим зарядам была причиной предложения другой фор-
мулы, отличающейся от первой тем, что наибольшая дальность
передачи взрыза через влияние принимается проиорциэдльнзй
не у/ Р, а у/ Р, ’ где Р—вес активного заряда в кг: D =
=к у Р, где D—наибольшее расстояние, на которое может быть
передан взрыв через влияние, в м, а к — коэфициент, так же
6»
DL Scientific Heritage of Russia
как и в формуле Турнэ, зависящий от условий, при которых
происходит взрывание активного заряда.
Известна также формула, предложенная Шалоном, по кото-
рой дальность передачи взрыва через влияние ставится в зави-
симость и от веса пассивного заряда:’
' •В этой формуле: I) — дальность передачи взрыва через влияние-
ъм, Р'—вес активного заряда в кг, Р'—вес пассивного4 заряда в кг*
коэфициент к для малых зарядов принимается равным ]/ 2, а для
больших равным Vе! О, длязарядов же, зарытых £ землю, равным 0,5..
Формула Шалона пригодна для бризантных'в. в., обладающих,
большой чувствительностью к взрыву через влияние (динамиты). '
'• Для подрывной практики способность в. в. к передаче взрыва
через влияние имеет главным образом то положительное значе-
ние, что открывается возможность некоторого сокращения, рас-'
хода принадлежностей для взрывания. Однако пользуясь ^тим свой-
ством в. в., практику необходимо учитывай» следующее:.
а) дальность передачи взрыва через влияние вообще незна-
'чительна, и поэтому применение этого способа взрывания может,
быть выгодным только в некоторых-особых условиях, а вообще’
очень редко; .
б) для* большей обеспеченности взрыва все же бывает не-’
обходимо снабжать пассивные заряды капсюлями, обращая при
. этом отверстие капсюльных гильз в сторону активного заряда;,4
, в) опытно установлено, чего разрушение, даваемое зарядом
данного веса при взрыве его через влияние, в большинстве слу-
чаев меньше разрушения, производимого' таким ‘же по весу за-.,
рядом того же в. в. при обыкновенном его взрывании. '
Чувствительность -в. в. к взрыву через ‘влияние - не может
• считаться положительным их качеством, так как она затрудняет
организацию хранения‘больших количеств в. в., крайне удорожая.,
хранение и вызывая необходимость значительных разрывов между
хранилищами, одновременно ограничивая возможную, загрузку
отдельных хранилищ при данных складских условиях. ’
. Методика опытного определения чувствительности в. в.' к взрыву через влия-
ние различна в разных странах: .
а) По описываемому Брунсвиго.м способу, принятому в Германии,
испытание ведется следующим образом:' заряды помещаются на доске ла опреде-
'ленных друг от друга расстояниях, постепенно'увеличиваемых. Производится
серия испытаний — данное вещество испытывается сначала как активный заряд,
затем как пассивный, наконец как активный и пассивный заряды; при этом резуль-
таты» испытаний сопоставляются с данными для уже изученных в. в., принимаемых
за образец для сравнения. #
б> В ОСТ 680 для динамитов указывается следующая простейшая проба:,
пять патронов динамита Выкладываются в одну линию на железном листе, поло-
женном на деревянную доску; первые два патррна кладутся впритык друг к дру-
гу, третий на расстоянии 1- см от первых, четвер>ый на расстоянии* 2 ~см от'
третьего, а пятый на расстоянии 3 ем от четвертого. При детонации первого»
патрона требуется для 63% динамита^ детонация всех остальных.
oJFQcientific Heritage of Russia ,
в) Во Франции испытания’производятся по той же схеме, но патроны кла-
дутся на стальном лист или свинцовую пластинку. Производя серию испытаний
и постепенно увеличивая расстояния между 2-м и 3-м, 3-ми 4-м и т. д. патронами
определяют пределы чувствительности данного в. в. к взрыву через влияние, г
. § 28. Разрушительное действие ударной волны
Ударная волна, распространяясь радиально от фокуса взрыва,
на некоторых расстояниях от последнего может при некоторой
величине активного заряда обладать таким .запасом энергии, что
в состоянии произвести разрушение или по крайней мере разбра-
сывание на- довольно значительное расстояние различных встре-
чающихся на пути движения ударной волны препятствий.
С точки'зрения ,общественной безопасности весьма важно
установить наибольшую дальность разрушительного действия раз-
личных. по весу зарядов в. в. и определить зависимость даль-
ности сохранения волной разрушительных свойств от различного
рода условий (наличие обвалований вокруг хранилищ,- наличие
леса, характер почвы и т. д.). Указанные вопросы решаются
главным образом на основе обработки наблюдений при взрывах
больших, количеств в. в. Специальных опытов вследствие дорого-
визны и сложности организации их проведено сравнительно не-
много (в Германии—в Куммерсдорфе, в Бельгии — Беферлоо,
во Франции — в Севране и Гавре и наконец сравнительно недавно
в САСШ в 1922 г. на Эбердинском полигоне).
Имеющийся опытный-материал позволил сделать следующие
ВЫВОДЫ; ’ . ' \
1 .'Предельные опасные расстояния приблизительно пропор-
циональны корням квадратным из весов зарядов.
2 . Если установить три зоны, соответствующие: а) сильным
разрушениям — разрушение тонких каменных стен; б) средним
или умеренным — разрушение деревянных предметов.или разбитие
толстых стекол и в) ничтожным разрушениям—разрушение тонких
деревянных предметов, разбитие стекол и т. д., то радиусы этих
трех зон для зарядов в 100 кг- мелинита могут быть определены
в 50, 100 it 15.0 м (округляя). . .
Действие черного дымного пороха приблизительно равно-
ценно действию половинных зарядов дробящих в. в.
Данные, полученные для небольших зарядов мелинита, прини-
маются достаточными для установления радиусов зон разрушения
для зарядов любой величины. При указанном допущении ^практи-
чески необоснованном) считают, что для любого по весу заряда
радиусы зон сильных, средних и незначительных повреждений
относятся между собой, как 1:2:3.*
Зависимость между весом заряда в. в.,и- предельным
опасным расстоянием, считая, что последнее совпадает стра-
ницей зоны средних повреждений,_по даннь/м французской ко-
миссии по в. в., такова: D — к У Р, где D—предельное опасное
расстояние, измеренное в а считая . от фокуса вДрыва до
границы зоны средних повреждений, Р—вес заряда в. в. в кг, к—
71
DL Scientific Heritage of Russia
коэфициент, который принимается для бризантных в. в..— дина-
мита,- мелинита^ тротила и т. д.—равным 10, а для дымного пороха
равным 10:)/2.'
Вычисляемые по этой формуле величины опасных расстояний являются конечно
только приблизительно точными, так как в практических условиях величина коэ-
фициента к оказывается зависящей от отсутствия или наличия на пути движения
ударной волну естественных или искусственных npei рад ,и т. д. Кроме того, как
показали наблюдения при случайных взрывах, эта формула для больших
зарядов вообще да-ет преувеличенные опасные расстояни я.
Для заводов и складов соблюдение безопасных расстояний между опасными
мастерскими и хранилищами в в. имеет чрезвычайное значение, так как необхо-
димо предусмотреть возможность взрыва не только через влияние, но и вслед-
ствие достаточной силы ударов, которые могут быть получены в. в. соседних
хранилищ или,мастерских при разбрасывании ударной волной различных пред-
метов при вз оыве . в одном из хранилищ. Поэтому обвалованию хранилищ,
и опасных мастерских или по крайней мере соблюдению ме*ду ними' безопасных
расстояний, придается особое значение. Наличие обвалований при достаточной
величине-и толщине валов значительно 'сокращзет величины опасных расстояний.
Следует однако помнить, что неправильное обвалование в некоторых случаях,напро-
тив, может даже усйлить действие воздушной волны. По опытам французской ко-
миссии по в. в при расположении заряда между двуия прочными ст нами, стоя-
щими под прямым углом друг к др ту, дальность разрушительного действия воз-
душной волны в направлении, противоположном указанным преградам, в 2 раза более
рассчитанной для обыкновенного значения коэфициента/свуказанной выше формуле.
Считается установленным также, что действие ударной волны значительно
осл1бляется в случае расположения зарядов в. в. на рыхлой почве и вообще
на мягком основании- Установлено также, что некоторое значение для величины
опасных зон имеет и ретер: опасные зоны оказываются всегда .растянутыми
в направлений ветра.
В СССР, согласно Постановлению НКТ СССР от 1/V I 1939 г. № 227 о по-
рядке устройства заводов в. в и порохов и складов при них, для расчета безо-
пасных расстояний между опасными мастерскими принята указанная выше фран-
цузская' формула, но величина коэ^ициента к беретсй иная:
а) наименьшее’ допустимое расстояние между опасными мастерскими кате-
гории А (наиболее опасные мастерские) при отсутствии валов рассчитываются
до формуле: Р=1б,6 V Р — для нитроглицеринового и линамитного произ-
водств и по формуле D = 10 УР—для производств прочих бризантных в. в.
и дымного пороха; ' ' *
б) те же рчсстояния^ при наличии обвалований опасный мастерских рас-,
считываются соответственно по формулам: D = 2,9 У Р~ и D = l,7^/P. В при-
веденных формулах D — безопасное расстояние между опасными мастерскими
в лт, Р — наибо 1ьший вас в. в. в кг в лю »ой из соседних мастерских, безопас-
ные расстояния между которыми определяются. • / ‘
‘ Наши нормы таким образом не делаю? различия между бризантными (дро-
бящими/ в. ^в. и дымным порохом при расчете безопасных расстояний (гак же,
как и английские, нормы) и допускают значительное сокращение расстояний при
‘наличии обвалований между опасными мастерскими. • ' '
Необходимо также указать, что расчет безопасных расстояний по формуле
В — к у/ Р для больших зарядов несомненно более точен, однако общепри-
нятой является первая формула.
Вопросы для повторения •
1. В чем заключается су чность явления взрыва через влияние?
2. Какая зависимость существует меж ту величинами энергии ударной
волны, весом заряда в. в. й расстоячием от фокуса взрыв!? / '
3. Почему на некотором расстоянии-от фокуса взрыва звук не слышен?
.72
DL Scientific Heritage of Russia
4. Or • каких основных факторов по опытным данным зависит дальность
передачи взрыва через влияние?
5. Рассчитайте наибольшее расстояние, на, которое может быть передана
детонация активным зарядом в 2500 кг при ко^фициенте я = 0,5.
6. По какой формуле рассчитываются безопасные расстояния?
• • § 29. Теории детонации
. С момента открытия Нобелем в 1864 г. явления детонации
было сделано много попыток теоретически объяснить причину
столь значительного роста скорости разложения при детонации
по сравнению с обыкновенным взрывом. В результате мы имеем
несколько так называемый теорий ^детонации. Наиболее ранняя
из них, так называемая теория синхронных- колебаний, пред-
ложенная Абелем, вскоре была признана вовсе несостоятель-
ной как построенная на' необоснованном предположении о чув-
ствительности в. в. к звуковым колебаниям.
Сущность так называемой теории взрывной . волны,
предложенной Вертело, сводится к следующему:
♦ Результатом воздействия на взрывчатое вещество
внешнего, импульса, если он по силе достаточен для
взрывчатого разложения- данного вещества, является
последовательное и- крайние- быстрое прохождение по
веществу тройного цикла явлений — механических, теп-
ловых и химических:
а) образующиеся с крайней быстротой при взрыве капсюля-
детонатора газообразные продукты разложения производят по
веществу заряда чисто механическое воздействие — удар; .
б) энергия этого удара поглощается ближайшими частицами
вещества и, переходя в энергию тепловую, * вы бывает, весьма
быстрое нагревание этих ближайших частиц до температуры
взрывчатого разложения; . * • -
в) результатом взрывчатого разложения указанных частиц
является быстрое образование газообразных продуктов разложе-
ния, которые повторяют удар’по следующем частицам вещества,
следствием чего является их быстрое нагревание, затем разложе-
ние- и передача .газообразными- продуктами разложения удара
дальнейшим частицам вещества.
В «массе вещества указанный цикл явлений распространяется
, радиально от фокуса взрыва, следовательно проходит вшвиде
‘ волны, распределяющейся в каждый данный момент на некоторой
поверхности и перемещающейся с крайней быстротой, от слоя
к слою до полного разложения-вещества. , . ' .
• Основным отличием этой взрывной волны от волн физиче-
ского порядка, например звуковой, является: •
а}#отсутствие периодичности—взрывная волна может только
однажды пройти чере^ данную частицу в. в., так как прохожде-
ние ее вызывает разложение в. в.;
.6) взрывная' волна может распространяться по массе веще-
ства без потери энергии волны по мере продвижения, от, фокуса
4 ’ 73
DL Scientific .Heritage of Russia^
взрыва, так как 'она поддерживается энергией, выделяющейся
• при разложении новых частиц вещества.
Теорией Вертело правильно ставится вопрос о причине боль-
ших скоростей детонации: эти большие скорости прохождения
процесса разложения по массе вещества не могут быть объяс-
нены без допущения; что при взрывчатом разложении теплота
разложения одних частиц передается следующим частицам нетепло-
проводностью или лучеиспусканием, а каким-либо- иным путем,
позволяющим .процессу разложения итти со значительно большей
скоростью. Вертело введен новый фактор—удар газообразных
продуктов разложения одного слоя по соседнему слою вещества.
'Суть процесса детонации по Вертело поэтому заключается
в том, что под влиянием известной силы импульса разложение
вещества может итти в совершенно особых условия^, допуска-
ющих передачу энергии'со значительной быстротой. . ’ /
Легко сообразить, «что правильность теории Вертело лучше
всего может быть проверена .сопоставлением величин скоростей
детонации со скоростями движения газовых молекул при темпера-
туре взрыва, рассчитанными по кинетической теории газов, так как
по.теории Вертело передача энёргии от слоя к .слою произво-
дится ударом газообразных продуктов разложения, скорость же
движения последних определяется температурными условиями.
Многочисленные тщательно поставленные опыты’ показали,
что-между величинами скоростей детонации газообразных взрыв-
чатых смесей и скоростями движения молекул газов взрыва, рас-
• считанными по кинетической^теории газов для температуры взрыва,
нет практической разницы (см. выше). . ’’ • • *
В этом видели • полное подтверждение правильности теории ’
Вертело. • ’
Многие известные зависимости между ходом процесса разло--
жения вещества и-величиной внешнего импульса —зависимость
скорости, детонации от различного рода факторов, физического
порядка — легко объясняются на основах положений теории
Вертело: - ’
а) при получении детонации ударом нужен тем большей силы
удар, чем выше столб в. в., по которому производится удар; тео-
рия Вертело правильно объясняет эту зависимость: чем .выше
слой вещества, тем большая часть живой силы удара расходуетсяz
на сжатие вещества; и поэтому данный-импульс может оказаться
недостаточным для начала взрывчатого разложения вещества;
б) вызвать детонацию вещества’со значительным количеством
инертных примесей не всегда возможно по той придите, что на нагре-
вание инертных примесей до температуры взрывчатого разложения
расходуется значительное количество тепла,поэтому температура
газообразных продуктов разложения в. в., определяющая скорость
движения молекул их,-а следовательно и живая сила'удара, про-
изводимого ими на.слой вещества, становится меньшей и может
оказаться вовсе недостаточной для передачи взрывчатогофазложе-
ния‘в форме взрытой волны.
74 ' ' - • - . . . ’’ ’ • •
DL Scientific Heritage of Russia f * Г
Теория Вертело достаточно долгое время считалась обще-
признанной. В последнее время против правильности ее выдви-
нут ряд существенных возражений?
1- . Как указывалось выше, по теории Вертело скорость де-
тонации должна быть весьма близка к скорости движения газо-
образных молекул продуктов разложения при температуре взрыва,
отличаясь от последней лишь на величину, соответствующую по-
тере скорости движения в моменты, ’ затрачиваемые вч каждом,
слое на лревращение’живой силы удара в теплбту и последующее
разложение данного слоя. Различного рода причины, препят-
ствующие движению газообразных молекул, по теории Вертело
должны расцениваться как факторы, уменьшающие скорость де-
тонации, и поэтому с точки зрения теории Вертело скорость-
детонации твердых1 в/в. безусловно не может быть выше, а дол-
жна быть ниже скорости детонации газообразных взрывчатых
смесей, т*#е.она не должна быть выше 2 000’—3000 м/сек. В дей-
ствительности же скорости детонации ‘значительного большин-
ства твердых в. в. больше скоростей детонации газообразных в. в.т
и для многих в. в. точно установлен несомненный рост этих ско-
4ростей(до известного предела) с увеличением плотности в. в.
2. Теорией Вертело фактически .придается совершенно
одинаковое значение каждому из явлений — удару, нагреванию,
разложению слоя в. в., которые составляют характерный для
детонации тройной цикл. Поэтому, казалось бы, следовало во
всех случаях ожидать безотказного. детонирования в. в. и при
одном только нагревании, если последним сообщается веществу
достаточный для последующего разложения тепловой импульс^
В действительности же вызвать детонацию многих- в. в., на-
пример- тола, мелинита, только «нагреванием, как бы интенсивно
оно ни было, затруднительно. * ‘
• - • Изучение вопроса, о скоростях детонации (газовых взрыв-
чатых смесей) велось также Мал л яром и ле-Шателье,.
. Диксоном, Чэпменом 'и сравнительно недавно Льюисом-
Теории Л ью и с а, ‘ являющаяся фактически дополнением теории
.‘Вертело, основана на следующем допущении: передача реак-
ции разложения, из слоя в слой производится’ не ударбм молекул
газов взрыва, а атомами или комплексами -атомов, являющимися
„носителями детонации44. Скорость движения этих активных.„носи-
• телей детонации44 больше скорости молекул (так как масса меньше/.
Предельным значениехМ этой скорости в условиях взрывчатого
• превращения и определяется скорость детонации. #
Гарнер-в недавно опубликованной работе по вопросу
о скоростях детонации также допускает передачу детонации
от слоя к слою вследствие активизации На основе соответствую-
щих расчетов Гарнер доказывает, что скорость детонации прак-
• тически определяется отношением времени распада молекулы в. в
к междумолекулярному- расстоянию. ’ '
... Теория ударной, волны, предложенная Риманом для
объяснения скоростей детонации, исходит из принципов, принимае-
• ‘ • 4 ' ; • • ’ ’ .75
DL Scientific Heritage of Russia. < * * % ,
Акт. ($реда „в* Пасс,
заряд заряд
„ам Ж
Рис. 3. Взрыв через влияние,
валось. . Способность же заряда „ви
статочной мощности импульса,- полученного от заряда
<5реда „в
мыхдля объяснения передачи взрыва'через влияние. Основные по-
ложения этой теории могут быть пояснены следующим образом:
При рассмотрении явления взрыва через влияние было ука-
зано, что вероятность передачи детонации заряду „п“ при взрыве
заряда „аи будет тем .большая, чем более плотная среда разделяет
активный и пассивный заряды. Поставим теперь такой вопрос среды,
как изменится вероятность передачи взрыва, если средой, разделя-
ющей активный' и пассивный заряды, будет также заряд в. в. „в“?
___________________________ В этом случае веро-
|\/1"______________________1\/| ятность передачи удар-
....-------------—-----------ной волны также опреде-
лилась бы плотностью
среды, если_бы взрывча-
тое вещество „в“ при
взрыве активного 'за-
ряда „-а" само е не взор-
взорваться при до-
i а >
приведет’ к тому, что потери скорости ударной волны при про-
хождении ее через- заряд „в“ ije будет, так как каждая частица
вещества заряда „в“ при прохождении ударной волны взры-
вается, создавая тем дополнительный импульс, поддерживающий
и возможно даже усиливающий энергию проходящей ударной
волны. Такйм образом можно допустить, что в данном случае
для передачи импульса от заряда „а* к заряду „п“ имеется даже
лучшие условия, чем при наличии между ними наиболее плотной
среды. Положение' не изменится, если допустить, что вместо от-
дельных зарядов „а“, „в“, имеется один заряд той же
или любой иной формы: если таким зарядом получен достаточ-
ный для возникновения ударной волны, могущей вызвать дето-
нацию, внешний импульс, взрывчатое вещество, детонирует, при-
чем большая скорость прохождения детонации по массе вещества
определяется тем, что явление проходит в основном- в форме
движения по массе вещества ударной волны. Приняв это поло-
жение, необходимо ожидать зависимости скорости передачи де-
тонации по массе-вещества от его плотности, что,. как было
указано ранее, и наблюдается.
Из изложенного также следует, что скорость детонации
должна быть близка К скорости распространения указанной
ударной волны, но все же должна быть несколько м?ньше ее;
так как на взрывчатое превращение вещества затрачивается не-
которое время. По этим же соображениям можно считать вполне
вероятным,4что скорость ударной волны вне заряда может
при некоторых условиях быть большей скорости детонации
заряда в. в. (на участке, ближайшем к заряду). Эго положение
находит подтверждение в ряде новейших опытных данных.
Теория ударной волны вообще не исключает оснойных по-
ложений теорий взрывной волны. ’ - .
В отношении каждого отдельного слоя вещества теория.удар-
76
DL Scientific Heritage of Russia > •
ной. волны не отрицает возможности указываемого Вертело
тройного цикла явлений, но лишь говорит, что не ими только
определяется большая скорость детонации в. в. Вполне возможно
считать, что фактически при детонации разложение идет одно-
временно и в форме взрывной и в форме ударной волны, при-
чем для величин скоростей детонации прохождение удар-
ной волны имеет тем большее значение, чем большей плотностью
обладает данный заряд в. в.
Основные положения теории ударной волны Римана были'
использованы Беккером, предложийним так называемую „гидро-
динамическую теорию детонации". Однако, несмотря на ценность
многих положений этой теории, она не может считаться вполне убе-
дительной, так как основана на некоторых предположениях, не мо-
гущих иметь места в условиях взрывчатого превращения вещества.
§ 30. Электронная гипотеза для объяснения явления детонации
В'1924 г. американским ученым Ф. Ольсеном была высказана впервые
гипотеза об электронной 'природе детонации. Не касаясь спорных положений
этой гипотезы, отметим лишь наиболее существенное из положений О л ьсена.
Сцепления электронов, через которые атомы соединены в молекулы,
в различных телах .различны} во в. в. эти связи в значительной мере ослаблены,
что и определяет возможность быстрого распада молекул в. в.
Электронной гипотезой детонации выдвигаются следующие положения.
1. Взрывчатое разложение, слагающееся из реакций разложения и соедине- ’
ния, сопровождается несомненно перегруппировкой и усилением движения элек-
тронов и частичным выделением их в пространство; последнее должно быть
особенно сильно при взрывчатом разложении различных металлических солей,
как-то: гремучей ртути, азида свинца и т. д. ' . .
2. Если под влиянием того или иного внешнего импульса началось взрывча-
тое разложение данного вещества, скорость этого разложения будет зависеть от
большего или меньшего числа электронов, освобождающихся при начале разло-
жения zh .проникающих в соседние молекулы с крайней быстротой, вследствие
чего реакционная • способность последних крайне возрастает. Совершенно оче-
видно, чтб различйого рода физические факторы — агрегатное состояние веще-
ства, температура и давление, отвечающее условиям данного взрывчатого раз-
ложения, плотность вещества и наконец строение молекул вещестаа —сказы-
ваются на скорости движения указанных электронных потоков.
3. При взрыве второго рода, вызванном например нагреванием вещества,
‘ незначительная скорость процесса разложения определяется тем, что количество
выделяющихся с началом разложения электронов незначительно, мощность по-
тока их недостаточна для значительного нарушения внутреннего строения сосед-
' них атомов и црлекул, которые и не приобретают следовательно повышенной
реакционной способности; разложение в этом случае идет без заметной роли
электронных потоков и поэтому-то не приобретает, большой скорости. Такое
представление вполне допускает1 возможность перехода взрыва, второго рода
в детонацию и обратно: первое будет в том блучае, если условия разложения
таковы, что мощность потока электронов прогрессивно возрастает и наконец,
становится достаточной .для оказания ионизирующего воздействия на соседние
молекулы, .реакционная способность .которых поэтому увеличивается, а второе
— в том, случае, если условия разложения данного вещества таковы, что поток
^лёктронов на некоторой стадии разложения ослабевает.
4. Если мы вызываем детонацию обычным путем— при помощи капсюля-
детокггора, — явление протекает следующим образом.
'При Взрыве капсюля гремучая ртуть или азид свинца освобождает значи-
тельное количество электронов, металл капсюльной гильзы также при этом дает
* некоторое количество электронов, • и в результате образуется мощный поток
электронов. ‘
. I • * \
* 77
DL Scientific Heritage of Russia • •
Быстро летящие электроны, скорость движения которых во много раз больше
•скорости движения газовых частиц при температуре взрыва, ничтожные по раз-
мерам, моментально проникнут в атомы соседних молекул и произведут в этих
молекулах различные изменения, выбив в части атомов некоторые количества
валентных электронов или, напротив, сами влившись в электрические системы
других атомов. Результатом этого явится быстрое повышение реакционной спо-
собности^ что и послужит причиной быстрого разложения вещества со скоро-
стями, характерными для детонации. Несомненно однако, что эти скорости дол-
жны быть меньше скоростей движения электронов, так как электронные потоки
в своем движении по массе вещества встречают различного рода препятствия
и поэтому скорость ионизирующего их воздействия во много раз меньше ско-
рости свободного движения, электронов.
В случае, когда начальным импульсом является не действие капсюля-дето-
латора, а иной импульс, достаточный для вызова детонации данного в., сущ-
ность явления с точки зрения электронной гипотезы остается ia, же:» при разло-
жении частиц, непосредственно воспринявших действие указанного импульса,
также образуется достаточное количество электронов, действие которых на сосед-
ние молекулы вещества такое же, как и в случае применения капсюля-детонатора.
Электронная гипотеза, как видно из изложенного, основной причиной боль-
ших скоростей разложения при детонации признает ускоряющее влияние обра-
зующихся при разложении вещества потоков свободных электронов, а не какой-
либо особый характер прохождения взрывчатого разложения в форме взрывной
или ударной волны. ’
Электронная гипотеза однако вовсе не отвергает тех положений теории
ударной и взрывной волны, которые дают общее представление о ходе разло-
жения при детонации —она не признает только -за ним t решающего значения-
для объяснения причин больших скоростей разложения при детонации.
Опытными данными, подтверждающими положения электронной гипотезы,
могут быть указаны следующие. • . . ‘ % .
1. Наилучшим детонатором должно быть вещество, дающее наиболее мощные
потоки электронов; этому требованию как раз и отвечают гремучая ртуть и азид
свинца, так как и ртуть и свинец содержат наибольшее количество электронов.
2. Влажность препятствует движению электронов—из опыта мы знаем, что
детонацию блажного пироксилина Ложно получить только применяя усиленный
детонатор, который в данном случае необходим для создания более мощнрго по-
тока электронов. • •
3. Произведенным в 1928 г$ инж. Урбанским фотографированием
в темноте в. в. в момент детонации установлено, что световые явления при де-
тонации не распространяются равномерно по всему столбу взрывчатого веще-
ства, а имеют спиралевидное движение; так как ранее было известно* что путь
молнии имеет также спиралевидное направление, а молния является электронным
явлением, в указанном тождестве можно видеть подтверждение электронного
характера явления детонации. *
Ценность электронной гипотезы в том, что она приложима как к твердым,
так и к жидким и газообразным в. в., в противоположность' теории- Вертело,
которая, как мы видели, недостаточно хорошо объясняет причину больших ско-
ростей детонации твердых в. в. '
- Электронная гипотеза в данное время может расцениваться все
же лишь Как теоретически интересная схема,, нуждающаяся в' глу-
бокой опытной проработке и теоретической детализаций.
Из рассмотрения всех указанных теорий детонации мй должны
сделать вывод, что к настоящему времени эт.о явление, несмотря
на большое его практическое, значение, не имеет-еще теоретически
достаточного исчерпывающего объяснения. Несомненно,- чщ и
теория Вертело, и теория ударной волны,-и электронная гипсг
теза приближают нас к правильному пониманию этого явления,
однако они не решают еще вопроса окончательно,—необходимо
дальнейшее углубленное Изучение этого явления.
78 .
ч
DL Scientific Heritage of Russia
ЧАСТЬ ВТОРАЯ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕЛИЧИН, ХАРАКТЕРИ-
ЗУЮЩИХ ВЗРЫВЧАТОЕ РАЗЛОЖЕНИЕ
В. В.
§ 31. Величины, характеризующие взрывчатое
разложение в. в. • *
Ранее уже было указано, что возможность получения внешней
работы при взрыве в. в. определяется стремлением газообразных
продуктов взрывчатого разложения, развивших в момент взры-
ва крайне высокое давление, расшириться до объема, отвечаю-
щего условиям нормального давления. Поэтому наибольшая
величина давления^ развиваемого газами при взрыве, является
одной из основных величин, характеризующих взрывчатое веще-
ство.
Так как в то же время характер взрывного эффекта вещества
(метательное действие, раскалывающее или дробящее действие)
•определяется порядком нарастания давления газа при взрыве
(чем с меньшей скоростью будет расти давление, тем меньше
будет дробящее действие вещества), а скорость нарастания дав-
ления определяется скоростью разложения вешества, необходимо
скорость разложения в. в. считать второй основной величиной,
характеризующей в. в. х
Таким образом характер и величина действия в/в.
•зависят от двух основных факторов—наибольшего давле-
ния газов при взрыве и скорости разложения веще-
ства.
.Первый из указанных факторов — величина наибольшего' дав-
ления газов при взрыве — в свою очередь определяется:
а') количеством га.зообразных продуктов, даваемых при взрыве
единицей веса вещества, так как, чем больше будет последнее, тем
большее давление будет развито Тазами;
б) количеством тепла,, выделяющимся при взрывчатом'разло-
жении, так как им определяется наибольшая температура газов,
а следовательно и наибольшее давление, которое они смогут.
приобрести; ' ' '
в) скоростью реакции разложения в. в., так как в зависимости
от последней будут большие или меньшие потери тепла на непро-
изводительное нагревание среды.
Для данного заряда в. в. количество газообразных продуктов
разложения определяется его природой, условиями и характером
разложения, т. е. реакцией взрыва. Количество выделяющегося при
> . ’ . 79
DL Scientific Heritage of Russia
взрыве тепла определяется при прочих равных условиях химиче-
ской природой вещества, составом продуктов его рдзложения,
иначе говоря, количество тепла, выделяющегося при взрыве, опре-
деляется также реакцией разложения в. в.
Второй из основных факторов —скорость разложения в. в.—
зависит как от химической природы в. в., так и в значительной
мере от тех условий, при которых проходит взрывчатое разло-
жение. •
Предметом дальнейшего более углубленного изучения в. в.
поэтому являются: ‘ •
1) изучение реакций разложений в. в. и законностей, управ-
ляющих ими; .
2) изучений способов определения объема продуктов разло-
жения в. в., теплоты разложения и температуры взрыва;
3) ознакомление с методами определения наибольшего давле-
ния при взрыве и анализ значения различных факторов, влияющих
на величину этого давления;
4) ознакомление со способами определения скоростей детона-
ции как формы разложения, имеющей наибольшее значение при
практической применении бризантных в. в.
Одновременной задачей более.углубленного изучения в. в.
является ознакомление с методами расчета потенциала, и действи-
тельной работы в. в., разрушительного дёйствия и бризантности
в., в. Наконец более детальное изучение в. в. предполагает озна-
комление с основными вопросами стойкости 'в. в., а также вопро-
сами антигризутности р. в., так как эти вопросы имеют чрезвы-
чайно большое значение для определения условий хранения
и практического применения.в. в. ’ •
ОТДЕЛ VI
РЕАКЦИИ РАЗЛОЖЕНИЯ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ
§ 32. Общие условия, определяющие направление реакций
разложения в. в. . .
Состав продуктоввз-рывчатого разложения в количе-
ственном и качественном отношениях и тепловой эффект
реакции в‘значительной мере различаются в зависимости
от способа возбуждения реакции разложения и условий,,
при которых эта реакция протекает. * .
Так например все взрывчатые вещества, заключающие до-
статочное количество кислорода для полного окисления содер-
жащихся в них углерода и водорода в углекислоту и воду, могут
при недостаточной силе капсюля-детонатора давать продукты не-
полного окисления углерода и водорода. В отношении аммоний-
ной селитры Берте'ло установил, что; это вещество может
разлагаться по семи различным реакциям, в зависимости от ско-
рости-нагревания и температуры, причем отдельные реакции име-
80 . ..
DL Scientific Heritage of Russia 4 к
ют в большей или меньшей степени взрывчатый характер, в за-
висимости от количества, выделяющегося при реакции тепла.
Из общих условий, определяющих возможность разложения
в. в. по-нескольким реакциям, основными, помимо способа воз-
буждения разложения, являются:
а) степень однородности вещества по химическому составу;
б) изменение физической однородности вещества в процессе
'разложения вследствие плавления или испарения;
в) изменение давления, под которым проходит разложение,
и плотности вещества.*
В наибольшей мере значение различных факторов, влияющих
на направление реакции, сказывается при разложении в. в. под
малыми давлениями и при небольших скоростях разложения ве-
щества. Установлено также, что из двух.основных групп в. в.—
взрывчатых составов и взрывчатых химических соединений—пер-
вая группа ‘дает большее разнообразие реакций разложения вслед-
ствие химической неоднородности смесей.
Сказанное крайне затрудняет возможность предварительной
ориентировки в составе продуктов разложения в. в. в случаях
невысоких скоростей разложения. Напротив, для реакций, проте-
кающих с наибольшими скоростями, именно при разложении веще-
ства под высоким давлением и при детонации, состав конечных
продуктов может быть определен с достаточной степенью точ-
• ности, так как опытом установлено, что в этом случае при раз-
ложении вещества образуются преимущественно наиболее простые
и прочные соединения, как-то: вода, углекислота и окись угле-
рода, причем количество последней в значительной мере опреде-
ляется так называемым кислородным балансом вещества, т. е. со-
отношением между количеством кислорода, необходимым для
полного окисления водорода. и углерода, и фактическим нали- .
чием кислорода в веществе. *
Наиболее точно теоретически реакции разложения
могут быть . предсказаны для веществ, заключающих
в своем составе количество кислорода, вполне достаточ-
ное для полного окисления их сгорающих элементов
(углерода и водорода). ‘
• Разложение этих веществ в основном идет по так называе-
. мому правилу наибольшего выделения тепла, т. е. весь углерод
окисляется в углекислоту, водород — в воду, а азот выделяется
в свободном состоянии: именно такой ход разложения отвечает
условию наибольшего выделения тепла.
Разложение же'в. в. с количеством кислорода,, недостаточным
для полного окисления углерода и водорода в углекислоту и воду,
в большей или меньшей мере отступает от указанною правила
наибольшего выделения тепла, и характер этого отступления
бывает различным в зависимости от тех условий, при которых
протекает реакция разложения.- < ’ .
Итак реакцйи разложения в. в. могут быть разбиты на две
группы: . • . • .
г .
6 ’Н. А. Соколов. Курс теории взрывчатых веществ . , .81
DL Scientific Heritage of Russia
а) реакции , разложения в. в. с достаточным количеством
кислорода и
• б) реакции разложения в. в. с количеством кислорода, недо-
статочным для полного окисления углерода и водорода в угле-
кислоту и воду.
Перейдем к разбору примеров реакций разложения обеих
групп. t '. •
§ 33. Реакции разложения в. в. с достаточным количеством
кислорода
Примерами таких веществ могут быть: упомянута^ выше ам-
монийная селитра, нитроглицерин, большинство сортов динами-
тов, многие вещества типа смесей аммонийной селитры с различ-
ного рода нитрдсоединениями.
А. Аммонийная селитра NH4NOS при взрыве ее сильным кап-
сюлем разлагается по следующему уравнению:
ЫН4Ы03=2Н20+^ + 0,5О2 + е‘<7. кал
Л • * .
Написать это уравнение на основе указанного выше правила
наибольшего выделения тепла не составляет затруднений. Дейст-
вительно, для окисления четырех имеющихся в молекуле аммо-
нийной селитры атомов водорода необходимо два.атома кисло-
рода, а так как азот 'должен выделиться в свободном4состоянии,
то один атом кислорода остается неиспользованным и показы-
вается в составе продуктов разложения в виде половины моле-
кулы кислорода. Количество тепла, выделяющееся при этой ре-
акции, может быть рассчитано теоретически,, а также определено '
опытным путем (правила этих определений и расчетов будут из-
ложены ниже).
Б. Нитроглицерин C3H5(0N02)3 разлагается по следующей
реакции: • ч ., • '
С3Н5(ОКО2)3 = ЗСО2 2,5НгО -(- 1,5N2 —0,250г Q кал.
В данном случае реакция разложения, может быть также
весьма легко рассчитана на основе указанного выше правила наи-
большего выделения тепла. Действительно, в молекуле нитрогли-
церина на 3.атома углерода, для окисления которых в 3 молекулы
углекислоты требуется 6 атомов кислорода, и на 5 ато-'
мов водорода, для окисления которых требуется 2,5 атома кис-
лорода, заключается 9 атомов кислорода; следовательно коли-
чество кислорода даже несколько превышает необходимое для
полного окисления углерода и водорода. Считая, что азот и из-
быток кислорода должны выделиться в свободном состоянии,
приходим к указанной выше реакции разложения? Количество
тепла здесь также может быть рассчитано чисто теоретически,
причем опыт показал, что теоретически (Определенное количество
тепла этой реакции достаточно согласуется с экспериментальными
данными. • .‘
82 - • ' '
DL Scientific Heritage of Russia * •
В. Разложение нитроманнита С eH8(ONO2)6, являющегося, как
и нитроглицерин, взрывчатым веществом, типа сложных эфиров
азотной кислоты, протекает также по правилу наибольшего вы-
деления тепла с образованием исключительно продуктов полного
окисления углерода и водорода. Реакция разложения нитроман-
нита такова: ’
C6HS (0N0.)e = 6 С0а+4 Н2О-ЬЗ N2+O,4-(3 б. кал
• *
Из написанного уравнения разложения видно, что в этом ве-
ществе относительный избыток кислорода даже несколько больше,
чем в нитроглицерине.
( Г. Реакции разложения многих динамитов, именно таких, в ко-
торых количество кислорода, заключающегося в молйсулах ком-
понентов смеси, вполне достаточно для полного окисления всех
сгорающих элементов, идут по тому же правилу. Примером может
служить реакция разложения 93%-ного гремучего студня (взрыв-
чатого вещества, допущенного к употреблению при' подземных
^работах, не опасных по. газу и пыли).
Разложение этого Динамита идет по следующему уравнению:
61,6 С8Н5(ОЫО,)з + С„Н31(ОЫ04)9Ои = 208,8 СО. +169,5 Н2О +
96,9 N2 "4“2,65О2 —<2 б. кал '
Из уравнения следует, что и здесь мы имеем исключительно
«продукты полного окисления углерода .и водорода.
Д. Аналогичным образом протекают реакции разложения раз-
личных сортов динамитов, отнесенных действующими правилами
НКТ к группе предохранительных в. в. Так гризутин сильный,
допущенный к употреблению в рудниках, опасных по газуй пыли,
имеющий в своем составе: нитроглицерина 30%, коллодионного
хлопка 1% и аммонийной селитры 69%, разлагается по уравнению:
139 С3Н5 (ONO2)3 + С24Нз1 (0N02).0u + 908 NHtN03 =
== 441 С02 2 179 Н20 -J-1121N2 —[— 476О2 4- Q. б. кал
т. е. также по правилу наибольшего выделения тепла, так как
количество кислорода в молекулах компонентов смеси значи-
тельно больше необходимого для окисления всех сгорающих
элементов.
Примечание. Приведенные, уравнения разложения в., в. с положи-
тельным кислородным балансом являются коиечно не абсолютно точными: ими
указаны основные, наиболее естественные направления разложения этих в. в.;
так как в продуктах разложения этих в. в. всегда устанавливаются некоторые ко-
личества веществ, относимых к продуктам вторичных реакций (см. ниже), зна-
чение этих вторичных реакций и для этих в. в. следует учитывать.
В отношении аммонийно-селитровых в. в. установлено, что
они также стремятся при разложении дать исключительно про-
дукты полного окисления сгорающих элементов в том случае,
если количество кислорода в составе молекул компонентов этих
взрывчатых смесей обеспечивает возможность полного окисле-
ния всех сгорающих элементов смеси.
- 83
DL Scientific Heritage of Russia • e . , . ч
Так смесь из 41% пироксилина С21Н29 (0N02)n08 и 59% аммо-
нийной селитры NH4NOs разлагается по следующему уравнению:
CltH2a(ONOl)nOa+20,5NH4N03=24C02+55>5 H2O+26N2+$ б. кал
Аналогичным обр’азом протекает разложение взрывчатого
вещества Фавье № 4, допущенного правилами НКТ к, употребле-
нию в рудниках, опасных по газу и пыли. Состав этого вещества:
аммонийной селитры 95,5%, тринитронафталина 4,5%.
Реакция -разложения его идет->по уравнению: .
С10Н6 (NOJ3 + 69,77 NH.NO. = 10 С(\ -|-142,04 Н,0 +.71,27 Na +
+ 26,635» 02 + Q б. кал -
Из аммоналов и аммонитов №№ 1 и 2, допущенных прави-
лами НКТ к употреблению только на открытых горных рабо-
тах, оба сорта аммонита № 2 имеют количество кислорода
в молекулах компонентов смесей, достаточное для ‘полного окис-
ления-всех сгорающих элементов, ц следовательно должны при
разложении также следовать правилу- наибольшего выделения
тепла, не давая продуктов- неполного окисления. • . .
Аммонит № .2 с тротилом, состоящий из 83% аммонийной
селитры и 17% тротила, разлагается по уравнению:
CH3CeH2(NO.)8+13,85 NHtN08-= 7 С02 +30,2 Н20 + 15,35 N, +'
1,675 % -р Q б. кал
' Аммонит № 2-с тринитроксилолоК1, имеющий в составе аммо-
нийной селитры 83% и тринитроксилола 17%, разлагается па
уравнению:
(СН3)2С6Н (N02)8+14,7 NH4NOs'= 8 С02+32,9 Н.2О +16,2 N, +
+ 0,6 02 + Q б. кал
Из приведенных уравнений разложения аммонитов № 2 видно..
что эти . вещества имеют даже некоторый избыток кислорода,
который и выделяется в свободном состоянии.
В отношении смесей с другими селитрами—калийной или нат-
ровой— считают, что такие смеси при условии положительного,
кислородного баланса также разлагаются с образованием продук-
тов полного сгорания углерода и водорода. Установленные опытнр
небольшие отступления в составе конечных продуктов реакций
для этих веществ по сравн&ию с теоретически рассчитанными
объясняются вторичными реакциями между продуктами разложе-
ния. Большого значения однако эти вторичные реакции для
общего направления разложения не имеют- Тб. же следует сказать
в отношении взрывчатых смесей с положительным кислородным
балансом, в состав которых входит бертолетова соль.
Из рассмотрения приведенных примеров разложения в. в.
с достаточным количеством кислорода легко заметить, что расчет-
конечных продуктов реакции, разложения для'таких в. в. исклю-
чительно прост: необходимо подсчитать количество атомов уг-
лерода.'в данном химическом соединении или взрывчатом составе,.
84 I • *
DL Scientific Heritage of Russia ’ ч *
подсчитать также количество водорода, азота и кислорода и за-
’тем распределить имеющийся кислород между углеродом и водо-
родом так, чтобы весь углерод был окислен в углекислоту,
а вес^ь водород—в воду. В случае, если при этом количество кисло-,,
рода оказывается большим необходимого для полного окисле-
ния углерода и водорода, избыток его показывается в составе
продуктов разложения в виде того или иного количества молекул
свободного кислорода. Азот показывается выделившимся в сво-
бодном состоянии в‘ виде того или иного количества молекул
азота (это выделение азота в свободном состоянии вполне отве-
чает указанному в начале этой главы принципу образования наи-
более прочных конечных продуктов реакции—связь между ато-
мами азота в молекуле азота наиболее прочна). Если в состав взрыв-
чатой смеси входят калийная, натровая или бариевая.селитра,
расчет конечных продуктов реакции ведут на образование соответ-
ствующих’ количеств углекислых солей калия, натрия или бария.
" Необходимо однако всегда учитывать; что-в. в. с по-
ложительным кислородным балансом могут даватьпри
разложении и значительные количества продуктов не-
полного сгорания — в том случае, если нормальная фор-
м« их разложения затруднена (например’ недостаточна
инициирующая сила капсюля), о чем уже было ска-
зано в § 32. Кроме того необходимо помнить, что неко-
торые из указываемых ниже вторичных реакций прак-
тически всегда наблюдаются и при разложении в. в. с
положительным кислородным балансом (например*обра-
зование окиси азота NO). Приведенные уравнения по-
этому дают члишь основные наиболее естественные
направления разложения этих в. в.
§ 34. Реакция разложения в. в. с недостаточным количеством
кислорода
’ Состав продуктов разложения веществ с-недостаточ-
ным количеством кислорода может быть теоретически
рассчитан только весьма приблизительно, так как при
взрыве этих веществ наряду с образованием продуктов пол-
ного окисления образуются также и не вполне окисленные
соединения, например окись углерода СО, а также различные
продукты, 'появление которых обязано различного рода вторич-
ным реакциям между основными продуктами разложения.
В основном о реакциях разложения тдких в. в. можно ска-
зать, „ что 1) они не следуют правилу' наибольшего выделения
тепла; 2) состав продуктов разложения в значительной мере за-
ferfcid от температур^ и давления, при которых происходит
йзрывчатое разложение; 3) опытно установлено, что с повыше-
нием температуры и давления наряду с основными реак-
циями, которым следует разложение, начинают приоб-
ретать все большее значение' такие реакции,, которые
должны протекать, с поглощением» тепла или с умень-
85
DL Scientific Heritage of Russia
шение'м объема газообразных* продуктов взрывчатого
разложения.
Изложенное говорит о том, что действительный состав продук-
тов разложения в этом случае представляет весьма сложную
систему различных веществ, относительные количества которых
зависят от многих факторов, фактическая роль которых в каждый
данный момент и отражается на составе продуктов разложения.
Однако для целей практических важно знать основные на-
правления, по которым идут реакции разложения этих взрывчатых?
веществ, так как, зная их, можно на’ основе опытных данных или
теоретических соображений внести в эти основные направления
необходимый корректив.
При изучении реакций разложения веществ с недо-
статочным количеством кислорода ихудобно разбить на
две гуппы:’
а) вещества, в которых количество кислорода меньше или
только достаточно для окисления всего содержащегося в них
углерода в окись углерода, и
б) вещества, в которых количество кислорода больше необ-
ходимого для окисления всего содержащегося в них углерода
в окись углерода, но менее того количества, которое необходимо
было бы для полного окисления всех горючих элементов.
Некоторыми авторами эта группа делится на в. в., при раз-
ложении которых получаются только газообразные продукты, »
в. в*, при разложении которых выделяется твердый углерод. Та-
кое деление этих.в. в. однако не отличается четкостью..
Перейдем' к рассмотрению особенностей реакций разложе-
ния в. в. этих групп.
Примером вещества первой группы может быть гремучая
ртуть, реакция разложения которой протекает по следующему
уравнению:
HgC2N1O1Jj=7 2 СО-f-Nj114,9 б. кал
Ранее всего отмечаем, что приведенное в уравнении разло-
жение» не отвечает правилу наибольшего ‘выделения тепла. Дей-
ствительно, если бы разложение, гремучей ртути следовало
этому правилу, оно прошло бы по другому уравнению:
HgCsN,Os =Hg-b С02~|- С -{-N2 4~157,2 б. кал
которое,как мы видим, дает значительно больший тепловой эффект.
Вторым .примером вещества этой группы может служить
азотнокислый диазобензод, разлагающийся по уравнению:
CeHgNjNOa = 3 СО3 С2,5 Hj.-j-1,5 N2-|-201,6 б. кал
.Приведенная реакция также не Отвечает правилу наиболь-
шего выделения тепла, которое было бы соблюдено в том слу-*
чае, если бы разложение этого вещества шло по следующему
уравнению:
C?H5N,NO, = 0,25 С02 4- 2,5 Н,0 -f- 5,75 С 4~ 1,5 N2 4~ 204,7 б. кал
• Из рассмотрения обоих - уравнений мы устанавливаем для
8в ; ,
DL Scientific Heritage of Russia
веществ этой группы основную тенденцию расходовать кислород
исключительно на окисление углерода в окись углерода и выде-
лять остальные элементы в свободном состоянии.
Если указанные реакции и определяют основной ход разло-
жения таких веществ, все же не следует забывать, что наряду
с основными продуктами разложения должны иметься
также продукты различного рода вторичнух реакций.
Действительно, для азотнокислого диазобензола Вертело и
В ь ел л ем, помимо показанных в приведенной реакции разложе-
ния окиси углерода, водорода, углерода и азота, в составе про-
дуктов его разложения найдены также метан, цианистый водо-
род, аммиак—вещества, образующиеся с поглощением тепла или
с уменьшением объема газообразных продуктов, из которых они
образовались (метан). ...
Ко второй группе веществ с недостаточным количеством кис-
лоррда относятся все наиболее практически известные в. в.:
пироксилин, тротил, пикриновая кислота, ксилил, тетрил, тэн
(тетранитропентаэритрит), а также вещества типа смесей аммоний-
ной селитры с различного рода нитросоединениями и сложными
эфирами азотной кислоты, имеющие отрицательный кислородный
баланс. '
Как уже было указано,' состав продуктов разложения
этих веществ в весьма большой мере зависит от темпе-
ратуры и давления, при которых протекает их взрывча-
тое разложение. Роль вторичных реакций для этих ве-
ществ более значительна, чем для веществ первой группы.
При составлении реакции разложения этих веществ для исход-
ной ориентировки можно руководствоваться следующим пред-
положением об основном ходе разложения таких веществ: в. момент
взрыва этих веществ образуются только продукты прямого окис-
ления, причем освободившийся кислород ранее всего окисляет
весь углерод в окись углерода СО, а затем оставшаяся его часть
распределяется в некотором отношении между образовавшейся
окисью' углерода и свободным водородом, результатом чего
является появление в продуктах разложения углекислоты и воды
(Малляр и ле-Шателье).Дальнейшими уточняющими поправками
к этому представлению о ходе разложения этих веществ являются
поправки на реакции взаимодействия окиси углерода и воды и
окиси углерода и водорода, кбторые при некоторых условиях
температуры и давления могут итти достаточно интенсивно по
уравнениям:
а) СО+ЩО С02+Н2 +10,1 б. кал
б)2СО+2Н4;<*СОУ4-СН4 + 61,0 б. кал
Кроме того должна быть учтена, возможность распадения окиси
углерода на углекислоту и углерод по реакции:
‘ в) 2 СО ♦."* С04С-}-42,1 б. кал
что может иметь место при высоких давлениях, приобретаемых
газами в момент взрыва. Образование аммиака по реакции
. •. • 8'7
DL Scientific Heritage of Russia •
Ns-j-3H2 = 2 NH3-]-24,4 б. кал может иметь дальнейшим
результатом, вследствие взаимодействия его с'углекислотой и
водой, появление в продуктах разложения углекислого аммония .
и двууглекислого аммония, т. е. твердых тел. В свою очередь
происходящее при этом уменьшение в газовой смеси относитель-
ного' количества углекислоты должно способствовать усиленному
образованию метана по реакции (б). Следует наконец учитывать
и возможность, также как и для веществ первой группы, об-
разования различных эндотермических соединений в больших или
меньших количествах.
Образование этих соединений может итти по уравнениям:
г) Н24-2С=С,Нг (ацетилен) — 53,0 б. кал '
д) 2C-|-NS= (CN)2 (циан)— 71,0 б каЛ
е) 20 4-N2 4~H2=2HCN (цианистая кислота)—59,6 б. кал
ж) N,Oj=2NO (окись азота)—43,2 б. кал
Рассмотрим реакции разложения главнейших в. в. этой
группы. * '
А. Пироксилин C24.H29(ONO2)11O9. Реакция разложения пиро-
ксилина, руководствуясь указанным выше общим ориентировочным
предположением, могла бы быть дана в следующем виде:
С24Нг9 (ONO2)jiO9 = 15 CO-j-9 G0j-)-9 Н2О-|-5,5 Н2-|-5,5
В действительности разложение пироксилина протекает по
уравнению: ’ .
C21H29(0N02)1109=12 CO-f-12 СОг+8,5 Н2-|-6 ЩО4-5.5 N,+Q б. кал
Как первое, так и второе уравнения не отвечают правилу
наибольшего выделения тепла. Оба эти уравнения игнорируют
образование при разложении пироксилина при больших плотно-
стях заряжания метана и различных продуктов вторичных реакций.
Каст дает более'подробный состав продуктов разложения пи-
роксилина согласно реакций: , '
( CjjHjgOg (0N02)n ' t
{ сХо,,(ОКо1-36 СО^+4УСО+4СН*+.39 Н>°+2 +
4-3HCN-f-3,5 H,+1S,5N!+2NH,HCO,+1 025 <J. кал
» •
Указанная реакция-разложения дана Кастом для молекуляр-
ной смеси одиннадцати- и десятиазотного пироксилина. Из при-
веденного уравнения видно, что в продуктах разложения лирокси-
лина, помимо углекислоты С02, окиси углерода СО, воды Н2О,
водорода Н2 и азота N2 достаточно заметный процент составляют
продукты вторичных реакций — метан СЩ, цианистая кислота >
HCN, ацетилен С2На и кислый углекислый аммоний NH^HOOj.
Опытно установлено, что количества углекислоты.~002 и метана
СНХ в продуктах разложения пироксилина значительно возра-
стают с увеличением плотности заряжания и повышением давле-
ния, при котором протекает разложение..
88 •
DL Scientific Heritage of Russia
Разложение пироксилинового бездымного пороха протекает
по аналогичной реакции.
Б. Пикриновая кислота СвНОЩ (N0t)g. Разложение этого в. в.,
если игнорировать продукты вторичных реакций, может быть
представлено протекающим по следующему элементарному урав-
нению:
2 С6НОН2 (N0s)3 = 3 Ns + С02 + 11 СО + ЩО 4- 2 Н2 + б. кал
Фактически реакция протекает также с образованием таких
продуктов, как СН4, С4Н„ HON, NHX НСО3, и выделением свободного
углерода. Если учесть наличие в продуктах разложения этих
веществ, то реакция разложения пикриновой кислоты может'быть
по Касту представлена идущей по следующему уравнению:
16 С6НОН2 (N0t)3 = 32 СО, 4- 40 СО + 4 СН4 + 2 Н20 + 3 СД +
4-3 HCN 4- 4,5 Н2 4-21,5 Na 4- 2 NHxHC03 + 9 С 4-1 000 б. кал
В. Тринитротолуол СН3С3На (N0a)3. Разложение этого веще-
ства, если,» как и для пикриновой кислоты, пренебречь продуктами
вторичных реакций, может быть представлено идущим по такому
уравнению:
2 CH3C6Hs(N02)3=:3 Ns.4-12 CO-4-5 H,4-2C-HQ<L кал
С учетом же продуктов вторичных реакций разложение
тринитротолуола может быть по Касту представлено уравнением:
16 СН3С6На (NO2)3 20 С0я-|-47 СО 4-7 СНХ 4- Щ0 4-2 с.н24-
4- 2 HQN +14,5 Н, 4- 21,5 Na 4- 3 NHxHC03 4- 29 С 4- 950 б, кал
Оценивая состав продуктов разложения пироксилина, пикри-
новой кисдоты и тринитротолуола, вспомним сказанное вначале
с возможности при высоких давлениях и при температуре взрыва
таких вторичных реакций, которые идут с уменьшением объема
газообразных продуктов или с поглощением тепла: образование
при разложении ‘ пироксилина, тринитротолуола и пикриновой
кислоты цианистой кислоты, метана, ацетилена и выделение угле- •
рода при разложений- пикриновой кислоты обязаны именно такого
рода вторичным реакциям. . . •
Приведем еще несколько реакций разложений в. в., относи-
мых к этой же группе. ’ . .
а) Разложение тетрила С7Н6М808 идет по. уравнению: .
; 2 C6h/(NOs)sN<°q‘ - 5И,4-11 СО4-2 С024-Н.04~СНХ4-
—j— 2 На 4~ Q бфмл
основными продуктами вторичных реакций, которые здесь факти-
чески также имеют место,.являются углерод С и аммиак NH3.
б) Разложение, тэна (тетранитр.опентаэритрита) может быть
представлено идущцм по следующему уравнению (в элементар- .
ной форме): , . . ’
. С (CH2ONOa), 3 С024- СО4-3 Н.04-Щ4-2 N,4-й б.-кал
89
DL Scientific Heritage of Russia
в) Разложение, гексогена (триметилентринитрамина) может
быть по Касту представлено следующим уравнением:
C3HcN3O64= 2С0 4* СО 2 4- 2Н,0 4~ Н2 -f- 3N2 4* Q б. кал
Разложение в. в. типа механических смесей проходит вообще
по еще более сложным уравнениям, чем разложение определен-
ных химических соединений. Сложность реакций разложения таких
смесей растет с увеличением сложности их состава. Примером
может .служить даваемое Кастом уравнение разложения дымного
пороха состава: калийной селитры KNO3 —75%, серы S—10%,
угля состава СсН,О—15%: ' .
74 ООз 4-32 S 4-16 С6Н,0 = 56 СО, 4-14 СО 4- 3 СН4 4- 2 H2S 4-
4-4 H24-35N24-19K2C0s4;7 K2S044-2K?S4-8 K2S2Os4- •
4- 2 KCNS J- (NHJ 2CO3 4- C 4- S -I- 9 926 б. кал
Така^ сложность состава продуктов реакции разложения
может быть пояснена тем, что в ..этом случае вероятно одновре-
менное прохождение целого ряда 'реакций, как-то: .
а) 2 KNO3 4- S 4- 3 С = K2S 4- 3 С02 4~N2 4-148,3 "б. кал,
б) 2 KNO3 4~ 2,5 С = К4С03 4” СО, 4- N, 4~ 182,3 б. кал
в) 2 KNO3 4-30 = К,С03 4- С02 4- СО 4- N2 4-161,2 б. кал
г) 2КЫ084-54-2С=К280з4-2С04-^4-158,5 б. кал
д) 2KNO3 + S4-C=K2 SO44;CO»4-N2 + 20t),l б. кал и др.
Таким образом конечный состав продуктов разложения дым-
ного пороха может расцениваться как результат всех этих одно-
временно протекающих реакций разложения и -tex реакций вто-
ричного характера, которые возможны в данных условиях между
продуктами разложения. . '
Теоретически и практически важным является ответ на во-
прос: насколько составляемые по данным анализа продуктов раз-
ложения уравнения соответствуют действительному составу их
в момент взрыва вещества при тех температурах: ’и давлении,
которые имеются в этот момент. Несомненно ошибочным было
бы считать, что состав продуктов\ в -момент взрыва
вполне тождественен тому, который мы можем анализи-
ровать по охлаждении продуктов разложения.
Однако признается возможным в некоторых случаях такую
тождественность при расчетах допустить, исходя из того поло-
жения, что вследствие крайне быстрого охлаждение, которому
подвергаются продукты разложения, возможность их химиче-
ских превращений весьма ограничена.
Теоретически надо Считать доказанным', что это соответствие
между продуктами взрыва при температуре /взрыва и после
охлаждения будет тем большим, чем быстрее произойдет охлаж-
дение, т. е. чем быстрее будет падение давления и температуры,
так как вторичные реакции будут при этом соответственно заме-
длены. Так как при прочих равных условиях скорость охлаждения
газов будет тем меньшая, чем большей была их масса, величина
90. ' 1 ’ ’ ’ '
DL Scientific Heritage of Russia e
же последней зависит’ от плотности заряжания, то указанная
выше тождественность состава газов будет тем меньшей, чем
большей была плотность заряжания в. в. (при прочих равных
условиях).
Таким же теоретически важным вопросом является вопрос
о том, следует ли считать такие продукты разложения, как угле-
кислый газ С02 и водяной пар Н20, диссоциированными в момент
взрыва соответственно тем высоким температурам, которые в этот
момент достигаются. Опытно доказано, что для жидких-
и твердых в. в. при больших плотностях заряжания, когда
развиваются очень высокие давления, степень диссоциа-
ции газообразных продуктов разложения ничтожна, так
к'ак,' несмотря на значительный рост ее соответственно росту
температуры, она настолько ^же снижается благодаря, одновре-
менному росту давления при взрывчатом разложении.
По мнению Шмидта только для в. в., имеющих наиболее-
высокую температуру взрыва, степень диссоциации СО2 может*
оказаться относительно большой, что и должно учитываться при
точных расчетах.
Приведенные реакции разложения характеризуют состав про-
дуктов разложения для обыкновенных условий взрывания веще-
ства. В тех случаях, когда разложение в. в. происходит под
низким давлением, а также- тогда, когда мы имеем таю
называемые случаи неудачной детонации, состав продук-
тов разложения не будет отвечать выщеуказанйым реак-
циям. Как показали опытные данные, в этом случае преобла-
дающее значение в составе продуктов разложения
начинают приобретать различного рода эндотермические
соединения, ранее рсего 'окись азота NO, а затем циан C2N2,
цианистый водород HCN и т. д. ’ »
Сарро и Вьеллем-дается например следующий состав про-
дуктов разложения пироксилина при Неудавшейся детонации:
окиси углерода СО—?45,07%; углекислоты СО2 — 14,05%; во-
дорода Н2 — 6-,91%; азота N2 — 4,54%; окиси азота NO—25,96%;.
метана СН4—1,47% (в процентах по объему). 1
Сравнивая- этот состав продуктов разложения пироксилийа
с тем; который был -указан ранее, мы замечаем значительное из-
менение :—образование 27% окиси азота, которой при нормальной
детонации вовсе в продуктах разложения пироксилина не имеется.
Необходимо отметить весьма значительные количества сильно-
ядовитых веществ в составе продуктов разложения таких в. в.,
.как пикриновая кислота, тротил, пироксилин (главным образом
окись углерода СО — весьма ядовитое вещество). Ядовитость
продуктов разложения в. в. значительно' возрастает со-
гласно .сказанному в случаях неудавшейся детонации
(неполных взрывов) и вообще при разложении под не-
большими давлениями: помимо того что в этом случае появ-
ляются окись .азота и цианистые Соединения, обыкновенно наблю-
дают также переход нитросоединений в парообразное состояние
91
DL Scientific Heritage of Russia
пары же большинства нитросоединений также являются си льным
ядом. . -
В заключение необходимо отметить, что данные выше пред-
ставления об общем направлении реакций разложений в. в., не
отличаются, строго говоря, теоретически безупречностью и яв-
ляются лишь практической схемой, удобной для ориентировки
в данном вопросе. Как указывает Лем ер, теоретически’более •
обоснованным будет допущение, что такие продукты разложе-
ния, как СО и СО2, образуются значительна позднее, чем . про-
дукты соединения водорода и азота с кислородом, так как распа-
дение молекулы, в. в. идет от периферии к центральному •
району, где расположены атомы углерода. Конечный состав
продуктов разложения зависит от всей суммы условий разло-
жения в. в„ определяющих возможность различных вторичных .
реакций. .
• • Задача . '•
Написать реакцию разложения аммоналу № d состава: аммонийной селитры
'66%, тротила 14°/0, угля 2%, алрминия порошком 180/а. ’
Ранее всего определим, какое количество граммолекул-аммонийной селитры,
тротила, а также угля и алюминия’ нам необходимо взять для^составления смеси,
отвечающей указанным весовым отношениям.
Так'как молекулярный вес тротила равен.,227, аммонийной селитры .80,
углерода 12, аяюминия 27 (округляя), можем соответственно данным состава
«ашего аммонала написать следующие уравнения:
’ 1) 227 а : 80 (7=14:66 '
2) 227 q:12 в=14:2 .
3) 227 а:27 г = 14:18 • / •
, В этих уравнения^ а—количество граммолекул тротила, б — количество
граммолекул аммонийной селитры, количество грамматомов алюминия, кото-
рый необходимо взять для составления смеси, отвечающей заданным условиям,
227а, 8Э<7, 12^ и 27 г—веса тех количеств тротила, аммиачной селитры, угля
« алюминия, которые отвечают этим условиям. • i
Определяя из первого уравнения б, из второго в и из третьего г, получаем:
227а • 66
’ - 14 • 80 -13>377°
227а • 2
12 • 14 ~2’?а
ч . 227а • 18
' 14*27 —Ю,8а
2)
Примем а, равным' 1, т. е. допустим, что. для составления смеси берется одна
граммолекула тротила, тогда число граммолекул аммонийной селитры в смеси
должно быть равным 13,377, а чисро грамматомов углерода и алюминия соответ-
ственно 2,7 и 10,8/ Следовательно состав нашей смеси будет таким:
1 граммолекула тротила 4-13,377 граммолекул аммонийной селитры 4-2,7
•грамматома- углерода 4-10,3 грамматомов ' алюминия, или:
СН8СбЙ2 (кад3 4-13,377 NH4N03 4- 2,7 с 4-10,8 А1
Такой состав смеси согласно изложенному удовлетворяет заданном условиям.
Перейдем к основной задаче ~ составлению реакции взрывчатого разложе--
иия такой смеси. Ранее всего устанавливаем кислородный баланс нашей смеси
для определения, по какому типу реакций должно итти разложение: Подсчитываем"
общее количество грамматомов сгорающих элементов — углерода, водорода
и алюминия, необходимое для полного сгорания их количеств грамматомов кис-
лорода и имеющийся в смеси, запас грамматомов кислорода. Получаем:;
92
DL Scientific Heritage of Russia
а) у г л е р о д a: 7 4-2,7 = 9,7 грамматомов, для сгорания которых в угле-
кислоту необходимо 9,7X2 = 19,4 грамматомов кислорода, а для сгорания только
в окись углерода 9,7 X 1 — 9,7 грамматомов кислорода;
б) водорода: 54* 13,377 • 4 = 58,508 грамматомов, для сгорания которых,
в воду необходимо 5.8,508:2 = 29,254 грамматомов кислорода;
в) алюминия: 10,8 грамматомов; для сгорания которых в окись алюми-
ния А12О3 необходимо 10,8 X 1,5 = 16,2 грамматомов кислорода.
Для полного окисления всех сгорающих элементов необходимо: 19,4 4- 29,2544
16,2 = 64.854 грамматомов кислорода.
При условии окисления алюминия в окись алюминия н углерода только-
до окиси углерода: 9,74-16,2 = 25,9 грамматомов кислорода.
• В составе компонентов нашей смеси имеется кислорода: . •
а) в граммолекуле тротила 2 -3 = 6 грамматомов кислорода;
б), в граммолекуле аммонийной селитры 31,377 X 3 = 40,131 грамматомов
кислорода, а всего 46,131 грамматомов кислорода.
Произведенный расчет показывает,что в аммонале № 1 количество кислорода-
недостаточно для окисления всех сгорающих элементов, но больше, чем требуется,
на окисление алюминия до окиси алюминия и углерода до Ькиси углерода
Согласно сказанному ранее можно допустить, что основное направление реакции-
определится окислением всего А1 в А12О9 и всего С в~€0 и распределением оста-
ющегося неизрасходованным кислорода на дальнейшее окисление части СО в СО*,
и Н2 в Н2О. Допуская в первом приближении, что распределение кислорода между-
СО и Н2 пропорционально их количествам в продуктах разложения, можем раз-
ложение аммонала № 1 представить следующим уравнением:
- СН3СбН2 (N02)8 + 13Д77 KH4NO3 4-2,7 С 4-10,8 А1 = .
= 5 СО2 4- 4,7СО 4-15,231 Н20 + 14,023 Н2 4- 5,4 А12О3 4-14,877 N2 + Q <5. кал
Для близких до составу сортов -аммоналов точные расчеты указывают, что
объемные соотношения между С02 и СО равны 2:1.’
Внося поэтому соответствующую поправку в ранее написанную реакцию,
имеем: .
CIfeC6H2 (NO2)3 4-13,377 NH4NO3 4- 2,7 С 4- Ю,8 А1 =
= 6,5 С02 + 3,2 СО 4-13,731 Н20 4- 15,523 Н2 +
4" 5,4 А1203 4“ 14,877 No 4~ Q о. кал
Несомненно конечно, что в действительности весьма вероятно образование
некоторого относительно небольшого количества метана, выделение некоторого
количества С и образование эндотермических соединений NO, C2N2 и HCN,
но относительный процент всех этих продуктов может быть-при полной детонации
не большим следов, исключая СЫД • • • ’
• *
Задачи для самостоятельной проработки
Первая. Какое количество граммолекул аммиачной селитры необходимо
взять для составления такой смеси ее с пироксилином, которая имела бы положи-
тельный кислородный баланс. Напишите реакцию разложения такой смеси. ,
Вторая. Напишите наиболее вероятную реакцую разложения аммонита
№ 2 состава: аммонийной селитры 87,5%, динитронафталина .9,2^, тринитрок-
силола 3,3^.
. • 9
' Вопросы для повторения. ’ • .
* 1. На какие основные группы можно разбить в. в. по направлению реакций'
их взрывчатого разложения?. ’
2. В чем заключается правило наибольшего выделения тепла, и реакции раз-
ложения каких в. в. идут согла'сно этому правилу?
3. Чем -.отличаются составы продуктов разложения в. в. при полном и не-
полном взрывах?
4. Какие. главнейшее вторичные реакции вероятны при разложении в. в?
1 При решении задачи для простоты расчета не было учтено указание
Каста о вторичном характере реакции окисления алюминия в окись алюминия
(окисление за счет .кислорода образовавшейся при разложении в. в. углекислоты)^
DL Scientific Heritage of Russia , • * ’ . z
ОТДЕЛ VII
ОБЪЕМ ГАЗООБРАЗНЫХ ПРОДУКТОВ РАЗЛОЖЕНИЯ В. В.
§ 35. Общие основания и правила определения объема газо-
образных продуктов взрывчатого разложения
Как было указано ранее, объем газообразных продуктов
разложения в. в. является одной из величин, характеризующих в. в.
Объем газообразных продуктов взрывчатого разложения
определяется уже после их охлаждения ' до 'температуры окру-
жающей среды. При указанном охлаждении некоторые продукты
взрывчатого разложения, бывшие в момент взрыва в газообраз-
ном состоянии, могут оказаться уже в жидком или даже твер-
дом состоянии, и состав газообразных продуктов разложения
может несколько измениться, что скажется и на изменении их
.объема. Практические способы определения объема газообраз-
ных продуктов разложения в. в. не дают поэтому абсолютно
' точного представления о действительном объеме* Газов, отве-
чающем составу их при взрыве.
Для сравнительной характеристики в. в, однако точность
принятых методов определения объема газообразных продуктов
разложения вполне достаточна. -
Известны два способа определения объема газообразных
продуктов разложения в. в.: первый — определение расчетом
по реакции разложения в. в., второй — определение опытным
путем. '
Объем газов рассчитывается обыкновенно для 1 кг в. ’ в.
Такой объем носит название „удельного объема" взрывчатого
вещества. / . i »
Первый способ — определение объема газов по реакции
разложения в. в. — имеет в качестве теоретической предпосылки
закон Авогадро, по которому в равных объемах всех газов
заключается одинаковое число молекул и следовательно равные
чисда граммолекул всех газов занимают равные объемы. Уста-
новлено, что одна граммолекула всех газов при 0° и 760 мм
занимает объем, равный 22,42 л {"чаще при расчетах принимают
объем граммолекулы равным 22,41 л, однако это значение менее точ-
но для . среднего состава газообразных .продуктов разложе-
ния-в. в.).
Напишем реакцию разложения какого-либо взрывчатого хи-
мического соединения в следующей общей форме:
Mi = ntNt + nt 4- nt .
• < • • • .
где — число взятых граммолекул в. в., — величйна грам-
молекул данного в. в.; nlf п, и п3 — числа граммолекул газо-
образных продуктов разложения. Руководствуясь •указанным зако-
ном Авогадро и величиной объема для одной граммолекулы
всех газов, находим, что объем газообразных продуктов раз- *
34
DL Scientific Heritage of Russia
ложения для одной граммолекулы данного взрывчатого хими-
ческого соединения должен быть равен:
22,42 (nx4- nz -J-n3)
Vo=------———- л при 0 и 760 мм
Удельный же объем, или объем газов для 1 кг данного
взрывчатого химического соединения, должен быть равен:
, ЛГ ч й тг 22,42(71- Ч-п24-«з) •10°0 ЛО
1. Удельный объем 70д= —-—1—М——---------------- л при О
, ’ -
и 760
Если требуется определить удельный объем не взрывчатого
химического соединения, а какого-либо взрывчатого состава
(смеси), расчет ведется следующим образом.
Реакция разложения какого-либо взрывчатого состава (смеси)
в общей форме может быть дана в виде уравнения:
wijAfj 7n.jJf2 4- т3М3 4- • • • = 4" + пз^з + • • •
•
где 7ПР т3, т3— числа граммолекул компонентов смеси; Mlt М„,
М3 —соответствующие величины граммолекул компонентов смеси',
»jj, тг,, п3 — числа граммолекул газообразных продуктов разложения
^.^иУз. ' .
Удельный объем, т. е. объем газов для 1 кг взрывчатой смеси
определяется по уравнению:
„ .. ’ я < a TZ 22,42(77! 4- nt 4- п3). 1 000
2. Удельный объем 70,i= —’—х»—г—и -------------т?— л
при 0° и 760 мм.
Иногда бывает необходимо, зная объем газообразных пр'одук-
тов разложения гГри 0° и 760 мм, определить величину его
при 15° и 760 мм. В этом случае перерасчет, производят по J
следующему уравнению:
1 । __288 У0;к_iQecy ' .
1 + 273J “ 273
Величина удельного объема в значительной мере зависит от
того, принимаются ли в расчет такие продукты'разложения, ко-
торые, будучи при температуре взрыва в газообразном состоя-
нии, при .0° фактически находятся уже в жидком или твердом
состоянии. Принято считать условно такие продукты и при 0°
находящимися в газообразном состоянии и следовательно учиты-
вать,их при расчёте объема,- В тех случаях, когда этого не де-
лается, вносится соответствующая оговорка.
Руководствуясь изложенным, разберем несколько примеров
определения объема газов по реакциям разложения.
.А. Определить объем газообразных продуктов разложения,
для 1 кг нитроглицерина. Реакция разложения нитроглицерина,
как указывалось, такова: : _
2 С3Н5 (01?02), = 6 СО 4- 5 Н,0 4- 3 N, 4- 0,5 02 -f- Q, б. кал
7151i=F0,,
95
DL Scientific Heritage of Russia
Так как мы имеем в данном случае взрывчатое химическое
соединение, пользуемся для расчетов уравнением 1-м. В этом слу-
чае имеем: =2, а Л£1==граммолекуле.нитроглицерина==227 г;
=6—числу/граммолекул углекислоты С02; w2= 5—числу граммо-
лекул воды Н20; н3=2—числу граммолекул -азота я4=0,5—
числу граммолекул кислорода! 02.
Подставляя указанные значения в уравнение 1-е, имеем:
, „ „ 22,42 (пх + п2+п3 4-и4) . 1 000
удельный объем V0)Jk= ---------1:---------------------=
• 2232(6+ 5+ 3 + 0,5). 1000 J 11,21 - 14,5 - l1 000_71fi nfi п
----------- 2.227-----------~ ,227 Л' При
/
0е и 760 мм, считая воду парообразной. Если- же воду’ будем
считать жидкой, удельный объем окажется равным:-
22,42(и, + п3 + п4) • 1 000 • 22,42(6 + 3+ 0,5) -1 000 ’
2 • 227
11,21-9,5-1000 ’ по ..
= —------------— = 469,1 л при 0 и 760 мм.
Б. Определить объем газообразных продуктов разложения
для 1 кг аммонала № 1 состава: тротила 14%, аммонийной селитры
66%, угля 2%, алюминия 18%. Реакция разложения этого аммо'-
нала дана была'выше: , - •
СНзСвН,(М02)з+13,377 NH.NO3 +2,7 С +10,8 А1=
6,5COs+3,2CO+13,731H2O+15,523Hs+5;4Ai2O8+14,877Ns+fi
Пользуемся для расчета уравнением 2-м. В этом случае '
т1 = 1;М,
М2 — вес граммолекулы аммонийной селитры
—-вес грам^атома углерода = 12 a; »i4 =
атома'алюминия =г27 a; nt=6,5 — числу драммолекул углекислоть!;
я2 = 3,2 — числу граммолекул окиси углерода; п3= 13,731 — числу
граммолекул- воды; rij —15,523 — числу граммолекул водорода;
«3=;14,887 — числу граммолекул азота.
Подставляя эти значения в уравнение 2-е, находим для 1 кг
аммонала № 1: . ' . .
„ j - Т7 22,42(п1 + п3 + Пз + w4 + п$) • 1 000
удельный объем = 7„,= + «,ЛГ.+,«;+=
— 22-42 -53,831.- 1 000 =744_5 л прв 0-, и 760 „д считая воду
• J. Ох, 1^10
парообразной, ч - -
В. Определить объ^1 газообразных продуктов разложения
для 1 кг тэна (тетранитропентаэритрита). Реакция разложения
тэна, как указано было выше, протекает по уравнению:
C(GH2N03)4 = 4 СОа + СО + 3 Н3О + Н2 + 2 Na + Q. б. кал
Так как мы имеем взрывчатое химическое соединение, то
для расчета пользуемся уравнением 1-м. В этом случае т3 = 1,.а
96... , * ’ ‘
DL Scientific Heritage of Russia e •
Na+<2 б. кал '
j —вес граммолекулы .тротила = 227 г; w2 = 18,377;
_ *[»*= 80 г; ш8 = 2,7; -
10,8; Mi — вес грамм-
. Л41=граммолекуле тэна=316 г;п1=4—числу граммолекул угле-
кислоты; па=1—числу граммолекул окиси углерода; п3=3—числу
граммолекул /воды; п4 = 1—^числу граммолекул водорода: п5=2—
числу граммолекул азота.
ГТодставдяя указанные значения в • уравнение 1-е, находим
для 1 кг тэна:
удельный объем'
Oik
316
316
= 780,4. л
при 0° и 760 мм, считая воду парообразной. Если мы примем
воду жидкой, объем газообразных продуктов' тэна будет равен:
удельный объем 7+ =—’-----— w ——--------------=
. m1Mi
_22,42.(4 + l + l + 2). 1000 22,42 • 8 1 ООО ‘ _ Q0
--------------------------------—------------567,b л при U
• •
и 760 мм, считая воду жидкой.
Г. Определить объем газообразных продуктов разложения
для Г кг аммонита № 2 состава: тротила 17%, аммонийной
селитры 83%. Уравнение разложения этого в. в. таково:
CH8C6H2(N02)3 +13,85 NHMN03=
= 7 СО2 + 30,2 Н20 + 15,35 N2 +1,675 02 + g, б. кал
Так как требуется определить объем газообразных продук*
тов разложения смеси, пользуемся для расчета уравнением 2-м.
В этом случае «г,= 1,„JM.X = граммолекуле тротила = 227 г;«г,=
= 13,85, М3 = граммолекуле аммонийной селитры = 80 г; пх=7— •
числу граммолекул углекислоты; я2 = 30,2—числу граммолекул
воды; к3 = 15,35—числу граммолекул азота; п4= 1,675 — числу
граммолекул кислорода.
Подставляя указанные значения в уравнение 2-е, имеем:
удельный объем Т>„-----------------------------------------------
_ 22,42 54,225 1 000 _910,65 д.у д 760 считая воду
1 000
парообразной.
• ’ * * *
• Д. Определить, объем* газообразных продуктов разложения
для 1 кг пикриновой кислоты. Простейший вид уравнения разло- *
жения пикриновой кислоты, как указывалось выше, такой:
2C'eHOH2(NO2)8 = 3N2 + CO2+ ll СО-}-Н2О4-2 Н2+£
7 Н. А. С о к о л о в. Курс теории взрывчатых веществ. 9 7
Db Scientific Heritage of Russia r ’ *
0, fc
Имеем: т1 = 2;ЛГ2 = 229 е; wx=3; n=l; n8 = ll; n4= 1; л5=2.
\т « f' _ тт 22,42(м1 Ш “F "4" • 1 000
Удельный рбъ ем И0Л —т—~ ---------------------=
22,42 • 18-4 000 Q * А0 „А •.
=-----9~~9oq------- ПРИ ® и '°0 мм> считая В°ДУ паро-
образной; если же считать воду жидкой, имеем:
22,42 (п1+«2 • й3+?г5) - 1 000 22,42.17-1 000
оо2,18 л
V°’k 2 • 229
при 0°' и 760 мм.
2 • 229
Задами-для самостоятельного решения
Первая. Определить объем газообразных продуктов разложения для
• 1 кг аммонала № 1,.указанного в примере <Г» состава, ЛиТая воду жидкой.
Вторая. Определить объем газообразных продуктов разложения для 1 кг
тротила, считая, что разложение* его идет по уравнению, приведенному в § 34.
Третья. Определить объем газообразных продуктов разложения для 1 «а
гексогена, реакция разложения которого указана в § 34.
Вопросы для повторения
1. На основе какого закона построены правила определения объема газо-
образных продуктов разложения по реакциям разложения в. в.?
2. Что называется удельным объемом в. в.? . -
3. В чем заключается различие в расчете объема газов для 1 кг взрывчатых
химических соединений л взрывчатых составов (смесей)?
§ 36. Опытно.е определение объема и состава газообразных
продуктов разложения, в. в.
. ♦ *
Определение объема газообразных продуктов разложения,
как уже указывалось, может быть выполнено практически только ,
после их охлаждения до температуры окружающей среды. Опре-'
деление ведется следующим образом.
• Навеска в. в/взрывается электрически в калориметрической
или манометрической бомбе (описание которых будет дано ни-
же); устройство этих бомб исключает возможность утечки газов,
образовавшихся при разложении данного в. в. Для определения
объема газов служит особый ртутный газометр, обыкновенно
емкостью около 10 л, в который и переводятся газообразные
продукты разложения из бомбы. Газометр имеет следующее уст-
ройство (рис. 4). ' .
В чугунный сосуд S кольцеобразного сечения (с поднятым
дном) налита ртуть, в-которую погружен стеклянный колокол Q,
заключенный в. другой неподвижный колокол JR. В свободное
пространство между колоколами налита дестиллированная вода.
Полость под внутренним колоколом при помощи каучуковой
трубки, снабженной манометром т и' стеклянным тройником t,
может быть по желанию соединена или с наружной средой (или
с насосом) или с полостью калориметрической или манометри-
ческой бомбы. Перед выполнением определения соединяют тройник
каучуковой трубкой с краном бомбы. При закрытом кране бомбы
поворачивают кран тройника так, чтобы полость.под внутренним
колоколом была соединена с наружной средой. Затем, пользуясь
98
DL Scientific Heritage of.Russia
разрежающим насосом, выкачивают из-под внутреннего колокола
воздух до-тех пор, пока ртуть из сосуда S не поднимется до
манометра т. Через воронку v, которой снабжен наружный ко-
локол, наливают столько воды, чтобы о$а была на высоте боко-
вого отростка, имеющегося у воронки V, и затем, повернув кран
тройника, открывают кран бомбы. Сжатые в бомбе газообраз-
ные продукты разложения в. в. устремляются под внутренний
Рис. 4. Ртутный газометр.
колокол, поднимая его, вследствие чего некоторое количество
вытесненной воды выливается через отросток воронки V. Вытес-
ненная вода собирается в тарированном сосуде. Находящиеся
под колоколом газообразные продукты разложения в. в. приво-
дят к атмосферному давлению, поднимая внутр!енний колокол
при помощи.особого направляющего стержня и отмечая давле-
ние по манометру т.
Взвешивая вытесненную воду, находят объем газообразных
продуктов разложения. Этот объем будет равен стольким Литрам,
сколько дециграмм воды быЛо вытеснено. В полученное ’ таким
образом значение объема газов для данной навески в. в. вносятся
затем-поправки на температуру й на величину объема калори-
- метрической или манометрической бомбы.
’ • 99
DL Scientific Heritage of Russia *
Состав газообразных продуктов разложения в качественном
и. количественном отношениях определяется по методам, хими-
ческого анализа. В простейшем случае, когда газообразные про-
дукты разложения состмт исключительно из углекислоты СО»,
окиси углерода СО. водорода Н„ азота N, и болотного газа
’(метана) СН4, общий ход количественного анализа смеси газов
в основном таков:
Измеренные объемы газов обрабатывают в особых приборах
(газовые пипетки) сначала 25%-ным раствором К.ОН для погло-
щения углекислого газа (происходящее при этом сокращение-
объема равно объему поглощенного углекислого газа). Освобож-
денная от углекислоты газовая смесь затем переводится в другой
прибор, в котором обрабатывается насыщенным раствором одно-
хлористой меди в соляной кислоте для поглощения окиси угле-
рода (происходящее при этом сокращение объема равно объему
поглощенной окиси углерода). После указанных операций в смеси
газов остаются азот N„ водород Нг и метай СН4. Определение-
их производится таким образом.
Определенный объем газов переводят в ртутный эвдиометр,,
в который вводят также определенный объем кислорода. Про-
пуская через такую смесь, электрическую искру, сжигают имевши-
еся в смеси водород в воду и метан в углекислоту и воду. При
этом происходит уменьшение объема, по величине которого-
и может быть. определено количественное содержание обоих
газов.
-. При расчете руководствуются следующими соображениями.
Сгорание водорода в воду и метана в углекислоту и воду
происходит по.уравнениям:
a) H2+0,50?=H2Q+ gб.кал-, б) СН,4-2 02= С.О2 + 2 Н2б-+ g б. кал
Так как образовавшаяся вода в жидком состоянии занимает
, относительно ничтожный объем, им можно пренебречь и считать,,
что при сгорании одного объема водорода происходит уменьше-
ние общего объема смеси газов на 1,5 объема, а при сгорании
одного объёма метана — на 2 объема. При этом • на каждый
объем сгоревшего метана приходится образование одного объема
углекислоты.
Так как содержание углекислоты в смеси после сжигания
может быть определено обычным способом (поглощением ее ще-
лочью), объем . метана, бывшего ранее в смеси, - определяется
следовательно легко. Объем бывшего в смеси водорода опре-
деляют из уравнения: (7= 1,5 Л’4-2 В, в котором О — общее умень.
шение объема смеси после сжигания, X — искомый объем водорода
в смеси, В — объем мётана в смеси, равный найденному после
сжигания объему образовавшейся углекислоты.
Решая.указанное уравнение, имеемХ=—.
100
DL Scientific Heritage of Russia ’ “
Зная объемное содержание в смеси водорода и метана, нахо-
дим объем азота:У=Л (о'бъем смеси)—В—Х=А—В--------=-=— •
1,5
Объемное содержание азота в смеси может быть определено
и иначе. После сжигания водорода и метана и последующего
удаления -образовавшейся углекислоты в газовой смеси остаются
только избыток неиспользованного кислорода и азот. Поглощая
кислород раствором смеси едкого кали с пирогаллолом, опреде-
ляем объем азота непосредственно.
Количество воды, образующееся при разложения в. в., на-
ходят следующим образом. Из калориметрической или маномет-
рической бомбы газообразные продукты разложения выпускаются
в газометр не непосредственно: их заставляют проходить через
взвешенные трубки, наполненные водопоглощающими веществами.
Так как после установления в бомбе и газометре давления, рав-
ного атмосферному, выделение газов из бомбы прекращается,
а в ней остаются как жидкая вода, так и пары воды, бомбу на-
гревают в водяной или воздушной байе до 100° и, пропуская
затем в нее чистый сухой воздух (через особое приспособление),
удаляют из нее все оставшееся количество воды и поглощают
пары воды в указанных выше поглотительных трубках. Взвеши-
вая затем эти трубки, находят вес воды, образовавшейся при
.разложении. в. в.
В заключение-поясним на примере порядок расчета реакции
разложения в. в. по данным анализа продуктов разложения.
Допустим, что при взрывании в калориметрической бомбе
некоторой навески тэна б-ылр затем найдено: 1) продукты разло-
жения состоят из СО,, СО, N2, Н2, Н20; твердого остатка нет,
•2) в 100 см* сухих газообразных продуктов разложения найдено:
•СО,—50,0%, СО—12,5%, Н, —12,5%, N2—25,0%; 3) общее 'со-
держание не сгущающихся при 0° и 760 мм давления в жидкость
газов по расчету на 1 г взятой навески'тэна равно *567,6 см1 2-,
4) количество образовавшейся при взрывчатом разложении воды
•при ра'счете на 1 а взятой навески тэна равно 0,172 г. , •
Исходя из этих опытных данных, находим, что при разло-
жении граммолекулы тэна, равной 316 а, .должно образоваться:
1) воды —0,172 • 316 ==54,352 а,
‘ 2) не сгущающихся при 0° и 760 мм газов — 567,6 • 316 =
= 179 361,6 см2. ’
В этом объеме несгущающихся газов согласно данным опыта
-содержится: .
1) С02— 50 • 1793^616 = 89 680,8 см2,
2) СО —12,5 • 1 793,616 = 22 420,2 см2,
3) Н, —12,5 • 1 793,616 = 22 420,2 см2,
, 4) N? —25 • 1793,616 = 44 840,4 см2,
При 0е и 760мм1см3 N2 весит 0,00125 t, 1 сл3Н2— 0,00009 г,
1 см2 СО— 0,00125 а, '1 см2 С02₽=0,00197 а/ • .
- ч .101
DL Scientific Heritage of Russia
Веса образующихся при разложении граммолекулы тэна
постоянных газов поэтому должны быть равны:.
• • . • . * z
.1) С02 — 89 680,8 • 0,00197 = 176,67 г,
2) СО — 22 420,2 • 0,00125 = 28,03 г, .
3) Н2 — 22 420,2 • 0,00009 = 2,02 а, - .
4) Nj — 44840,4 • 0,00125 = 56,06 г. " в
Так как граммолекулы СО2, СО, Н2, N2 и Н20 весят: а) С02— '
— 44 г, б) СО— 28 г, в) Н2 — 2 г", r) N2 — 28 г ид) Н2О—18 г, то
числа граммолекул их, образовавшихся при разложении граммо-
лекулы тэна, равнья:
1) 002 — 176,67 г:44 г = 4,015, округляя —4,
2) СО —28,03 г:28 г=. 1,001, округляя —1,
3) Н2—2,02 г:2 г=1,01, округляя —1^
4) N2 — 56,06 г:28 г = 2,002, округляя — 2,
5) Н2О—54,35 г:1§ г = 3,019, округляя — 3.
* • • •
Поэтому уравнение разложения тэна может быть дано в сле-
дующем виде: '
C(CHa0N02)4 = 4C02-|-C02 + 4'2+2N2+3ft20 б. кал
Это уравнение и было приведено при разборе реакций раз-
ложений в. в. ранее. 1
Задачи для самостоятельного решения
При взрывании в калориметрической бомбе некоторой навески пикриновой
кислоты было установлено следующеё: 1) продукты разложения состоят из СО2,
CO, Н2, N2 и Н2О; твердого остатка нет; 2) в 100. м3 сухих газообразных продуктов
разложения содержится: СО2 —5,88%, СО-т-58,82%, Н2 —11,76%, N2 — 17,64%;.
3) общее содержание не сгущающихся при 0° и 760 мм в жидкость газов по
расчету на 1 г взятой навески равно 832,18 см3; количество образующихся при
разложении воды по расчету на 1 г взятой навески пикриновой кислоты равно-
0,039 г.. • х
На основе этих опытных данных написать реакцию разложения пикриновой
кислоты. ' х
, < . Вопросы для повторения
* 1. Как устроен газометр и как им пользуются при работе?
2. Как производят анализ продуктов разложения?
3. Как рассчитывается уравнение разложения в. в. по данным анализа про-
дуктов разложения?
• * • -ч
• , •
. • ОТДЕЛ VIII '
ТЕПЛОТА РАЗЛОЖЕНИЯ В. В.
§ 37. Определение теплоты разложения в. в.
Как было указано, количество теплоты, выделяющейся при
взрывчатом разложении в. в., является одной из основных харак-
теристик в. в. Есть два способа определения этой характер-
102 .
DL Scientific’ Heritage of Russia
ной для в. в. величины: 1) расчетом по реакции раз-
ложения в. в., 2) опытным путем —взрыванием навески
в. в. в калориметрической бомбе и определением коли-
чества тепла, выделившегося при этом и пошедшего на
нагревание всей калориметрической системы.
• Изложение правил определения теплоты взрывчатого раз-
ложения расчетом по реакции разложения в. в. требует некоторых
предварительных замечаний.
При реакции образования всякого химического соединения
происходит или поглощение или выделение тепла. Теплотой
образования называют количество теплоты, поглощенной
или выделенной во время реакции превращения. Следова-
тельно . теплота образования может иметь и положи-
тельное (для экзотермических соединений) и отрицатель-
ное (для эндотермических соединений) значение. Теплоту
образования обыкновенно определяют для граммолекулы веще-
ства в больших калориях, относя ее к 15° и 760 мм. Зная
теплоту образования граммолекулы вещества, легко при необхо-
' димости рассчитать теплоту образования и для 1 кг в. в.
Приводим теплоты образования некоторых соединений (для
•граммолекул их):
Название в. в. * Химическая формула Молеку- лярный вес, г Теплота об- раз. из про- стых веществ б. кал \
и
Аммонийная селитра. . NH4NO3 80 . 88,6
Бертолетова соль . . • . . КС1О8 122,6 93,8
Вода Н'8О 18 69
Вода газообразная. . - . . Н2О- 18 ' 58,3
Гремучая ртуть .... HgC2N2Oo 284 . —63,5
•Динитробензол (1:3). . . С6н4 (NO,), 168 : 6,8
Динмронафталин .... С,оН6 (N02)2 218 • -Ъ,1
Калийная селитра. . . . KN03 101,1 -119
Коллодий (9-азотный) . . СздНаОц (0NO3)9 1053 • 696
Метан . . ’ СЩ . . 16 •18,9-
Нитроглицерин. ... . . С3Н6 (ONO,)3 С6Н8 (ONO2’6 .227 94,2
Нитроманнит 432 . 179.4
Окись азота NO 30 • —21,6
Окись алюминия ... . AI0O3 102 385,6
Окись углерода .... СО . 28 26,1 •
Пироксилин С&4Щ9О9 (07SrOo)n 1143 639 •
Пикриновая кислота . .* . С6н3он (N02)s • 229 46,8
Трннихробензол (1:3:5). . : с6н3 (no2)3 213 5,5
Тринитротолуол (1:2:4:6). CH3CeH, (N0,)3 227 29,3
Тринитронафталин CI0H5 (N02)3 263 3,3
Гексоген . . . . . . С3НвХ60б 222 .45,9
* Тэн (тетранитропентаэрит- •
рит) . . . ... . . C (CH2ONQ2)4 316 133,4
Углекислый газ со2 44 94,3
Теплоты образования в. в..определяются по одному из'трех
способов: 1) по. теплоте полного сгорания вещества в кислороде,
103
DL Scientific Heritage of Russia
2) по теплоте взрывчатого разложения и 3) по реакции образо-
вания. Основанием для расчетов во всех случаях является так
называемый принцип первоначального и окончательного состояния.
При расчете теплоты разложения по реакции раз-
ложения также руководствуются указанным принципом
первоначального и окончательного состояния, который
может быть выражен следующим образом.
Количество теплоты, выделяемой или поглощаемой
при всяком химическом превращении веществ, зависит
только от первоначального и окончательного состояния
системы, принимая во внимание все изменения, происхо-
дящие при постоянном давлении или постоянном объеме
(закон сумм Гесса). . '
Из этого положения следует,.что количество теплоты, вы-
деляемой при превращении, состоящем из нескольких
последовательных реакций, представляет .собой алге-
браическую сумму количеств тепла, выделяемых при от-,
дельных реакциях. Иначе говоря, действительна следующая
зависимость:
Q1,S~Q1,2-\~Q2'S
где Qt,3 — количество тепла, выделяемого или поглощаемого
при переходе системы из положения „1“ в „3*;' — количество
тепда, выделяемого или поглощаемого при переходе системы'
из положения „1“ в я2“, и g213—количество тепла, выделяемого
или поглощаемого при переходе системы из положения „2“ в „3“.
Реакцию образования взрывчатого вещества можно
рассматривать как промежуточную реакцию при обра-
зовании продуктов разложения в. в. из элементов.
В таком случае количество тепла, выделяющегося при- образо-
вании продуктов разложения в. в. из элементов, должно
согласно сказанному выше быть равным сумме теплоты ъбразо-.
вания в. в. из элементов и теплоты образования из в. в. про-
дуктов его разложения, т. е. теплоты взрывчатого разложения
в. в. Теплота разложения в. в., равная теплоте образования
из в. в. продуктов его разложения, может быть следовательно
’определена как разность между теплотой образования
продуктов разложения в. в. из элементов и теплотой
образования самого . в. в., т. е. ф2,з (теплота разложения)
равна Q1>3 (теплота образования продуктов разложения в. в.
из элементов) минус Q1>2 (теплота образования в. в.)-.
Напишем реакции) разложения взрывчатого вещества в об-
щей форме: ...
w-i. Jtf^-j-.tn2 * ЛГ2 -J- ... = Wj • -j- n2 • J-; n2 • Л7з-|- ... —Цб.кал
где ,m2— число граммолекул компонентов взрывчатой смеси; nt,
п2, п3—число граммолекул продуктов разложения в. в.; М2—
веса граммолекул компонентов смеси; Nlt JV2, h2V3—веса граммо-
лекул продуктов разложения, Q —Оплота разложения в. в. в б. кал.
104
DL Scientific Heritage of Russia •
Если принять теплоты образования граммолекул Mlt Mt, N\,N2
и N3 соответственно равными Q', Q", Qk, Q2, Q3, то согласно ска-
занному выше мы можем написать:
М1 + <Qt + п3<23] = Q + Hi'Q' + ™2<Л
•откуда
• й1 = [<61 + ^2 + <6зНт19' + 7П2^'/]
В-этом случае Q —теплота разложения—определена для усло-
вий постоянного давления, так как теплоты образования были
приняты для условий нормального давления, т. е. считалось, что
газы свободно расширяются до полного уравновешивания их
давления с атмосферным. 4
Принято определенное-в этом случае' количество тепла обо-
значать через Qmp. В большинстве случаев расчет количества тепла,
выделившегося при реакции разложения в. в., ведут для 1 кг в. в.
Это количество тепла для условий определения его при по-
стоянном давлении обозначается через Qkf. (
Рассчитать Qkp легко, пользуясь вышеприведенным уравне-
нием для определения QmB. Так как
- Qmp-1OOQ
Ыкр ...
• *
то указанное уравнение в данном случае принимает вид:
о = 1 000«Q 1 + 2 + w3Qa—Q' — maQ")
*kp wi^ + ягЖ,
В условиях практического применения в. в.д>азложе-
ние их происходит фактически, не под постоянным дав-
лением, а пр'и постоянном объеме, так как свободному рас-
ширению образующихся при взрывчатом разложении газов пре-
пятствует оболочки, в кртЬрые заключены в. в.; в случае же
детонации образование газообразных продуктов разложения про-
исходит с такой быстротой, что окружающий заряд воздух не
успевает, сдвинуться с места, и разложение вещества в этом
случае происходит также как бы в оболочке, объем которой
равен собственному объему заряда в. в.
Легко понять, что количество тепла, выделяющегося
при разложении данного заряда- в. в. при постоянном •
объеме, должно быть большим на некоторую величину #
б. кал, эквивалентную тому количеству работы, которое
был о затрачено при разложении вещества под постоянным
давлением на расширение газообразных продуктов разло-
жен^ до объема, отвечающего нормальным условиям.
Указанное соотношение между теплотами разложения при
постоянном давлении и постоянном объеме может быть выра-
жено следующим уравнением: • f
Q-mn == Q.mp “t" 2 Йтр Т” Т?
105
DL Scientific Heritage of Russia
в котором: W—количество работы, расходуемой на расши-
рение (продвижение) газообразных продуктов при взрыве веще-
ства при постоянном давлении, измеренное в кг'дм, Е—механи-
ческий эквивалент теплоты, принимаемый равным 4 270 кг/дм на
1 б. кал.
Из приведенного уравнения 'следует, что для перехода от
W
Qmp к &.тв необходимо уметь рассчитать
W
Определение-^- может быть произведено двумя способами..
Первый способ определения основан на следующих соображениях.
Если объем граммолекулы в. в. при 0° равен 70' л, а объем
продуктов разложения-при той же температуре равен Уо л и рас-
ширение газообразных продуктов от объема yoz до объема? 0‘
проходит при постоянном нормальном давлении Р=1 ат =
= 103,33 кг на 1 дм2, то при расширении газов совершается
работа:
17=103,33 (Ео-Ео') кг\дм 4 ' '
Так как расчет Qmp и 'Qmv ведется при 15°, указанное-
выражение для работы расширения газов необходимо преобра-
зовать, взяв вместо 70 величину ?15, равную:
* . E15=.Vo (1 + ^) л
тогда ’ -
17=103,33 [70 (1 + «0— 70']
ИЛИ • '
77=103,33 [70 (1 +«0— *7] 'кг) дм _
поэтому '
. 17^103,33 [7В а+^-Уо']
2 — Е ' 4270 ал
где Е—механический эквивалент тепла, равный 4 270 кг^м.
Ранее было уже найдено, что объем газообразных продуктов:
разложения граммолекулы в. в. Vm0 равен:
7т0 = 22,42 (пг+ w 2++ «I • • •) = 22,42 л
где -N— число газообразных молекул в продуктах разложения.
Поэтому ' . ‘
W 10,333 [22,42 N (1+^) — 7о'1 , ,
а =-^-= — ------ —-———L-------------- б. кал.
По сравнению с 70 величина 7,( крайне’незначительна щ по-
этому без большой ошибки она может, быть^приравнена нулю.
Тогда
. 77' .10,333
q~~ Е ~ 427
22,42 N (1 + at) б. .кал
откуда q — 0,5425 N (1 + at) = 0,5425 N (1 +0,00366 • 15) =
= 0,5425 27+0,5425 N, 0,0549=0,5425 2?+ 0,0327=0,5725 N б. кал,
106
DL Scientific Heritage of Russia . i <
Второй способ определения q основан на следующих сооб-
ражениях.
Молекулярная, тепло емкость веществ при постоянном давле-
нии больше теплоемкости при постоянном объеме, так как при
нагревании при постоянном объеме не требуется расхода энер-
гии на увеличение расстояний между молекулами вещества. Сле-
довательно величина (Ср— С„) м. кал представляет необходимый
дополнительный расход тепла на расщирение газа при нагрева-
ний на 1° при постоянном давлении, а
1.000
представляет работу, производимую граммолекулой газа при рас-
ширении, вызванном' повышением температуры на 1° . Очеви-
дно, что вся работа, расходуемая на расщирение одной граммо-
лекулы газа при нагревании от абсолютного нуля до темпера-
туры термохимических определений, равной 15°, равна:
W == 0,001 • (Ср - С. ,) • Е (273 + 15) кг'м
и Ж
и 2 = — = 0,001 (Ср — С„) 288 б. кал
: Применяя это выражение к продуктам взрывчатого разложе-
ния, имеем для граммолекулы в. в.: .
2 =. 0,001 - 288 [(С/ - С/) + (С„" - С,") А +
+ ДГ,...] б. кал
где Nlt N2, — числа граммолекул газов в продуктах разложе-
ния. Таким образом для вычисления q может быть взято любое-
из следующих двух уравнений:
. Qn,*~Qmp+0,5725 N б. кал
или
S^=Qmp+0,288[(C;--CU^+(Cp''-C/9y2+(C;''-C/'’)N8..^.^
а для 1 кг в. в.: J • * ..
. . ‘ 0,5725 • ДМ 000 х '
Q = Q -4-----——----. б. кал
или
. ------— т1м;+тп2м^~.—:—:б-кал
Обыкновенно расчет производится ио первому из этих уравне-
ний. ' •
Применим изложенное выше к решению нескольких практи-
ческих задач.
а) Определить теплоту взрывчатого разложения 1 кг пирокси-
лина при постоянном давлении при условии, ,что реакция разло-
жения пироксилина проходит по уравнению:
С24Н29 (ONO2)11O9 = 12 СО +12CO2+a,5H84-6HaO+5,5N2+e б. кал
107
DL Scientific Heritage of Russia * . % •
Теплоты образования граммолекул сложных соединений, имею-
щихся в продуктах разложения пироксилина, таковы: для СО + 26,1
J. кал-, для СО 2 + 94,3 б. кал-, для Н20 + 69 б. кал (считая
воду жидкой); теплота образования пироксилина равна+ 639 б. кал.
Q.kp находим из уравнения:
О (ni^i +ге2^ + из+ miQ') • 1 000
------------------кал
в котором п2, п, и тг — числа граммолекул окиси углерода
“СО, углекислоты С02, воды Н20 и пироксилина, .a Qk, Q?, Q3
и Q'— их теплоты образования; — 'вес граммолекул пирокси-
лина. Подставляя в уравнение соответствующие значения этих
величин, получаем:
а - Г поп 12 • (+26^)+12 • (+94,3)+6-(+69)-1 • (+639)-
ккР — 1 иии----; J . J 243 и- кал —
(313,2 + 1 131,6+414-639)- 1000 . (1 858,8 —639) • 1 000
— -1143 1 143
1 219,8 • 1 000 , пл„ о _
=-----1^43---= 1 067,2 б. кал
б) Зная Q.kp для 1 кг пироксилина, определить для него Qkv
Пользуемся уравнением:
._ •' .Л . 0,5725 •- 'N • 1 000 х
S------------------------- <5.
в котором N—сумма молекул газообразных продуктов разло-
жения пироксилина, по указанному выше уравнению равная
12 +12 + 8,5 + 5,5z=38-(c4HTaH'BOAy жидкой); т1 = 1 — число грам-
молекул пироксилина; 7И1 = 1 143 — вес граммолекулы пирокси-
лина. , t ' *
Подставляя "эти значения в уравнение, имеем:
• « •
&,=.= Qkp + 0,5121543 ~8- • 1 000 = 1067,2 + 19 = 1 086,2 б. кал
ч • ,
в) Определить. теплоту взрывчатого разложения ,1 кг
аммонита № 2 состава: аммонийной селитры 83%, тола
17%, при постоянном объеме и при условии, что разложение
этого аммонала проходит по уравнению:
CH3CffH2(NO.2)8 +13,85 NH4 NO,=7 СО 2 + 30,2Н20 +15,35 N2 +
+ 1,6750г + $ б. кал
Определяем $ы считая воду жидкой.
Теплоты образования граммолекул сложных соединений, имею-
щихся в продуктах разложения аммонала № 2, таковы: для С02 +
+ 94,3 б. кал-, для Н20 + 69 б. кал-, теплота образования
тола+ 29,3 б. кал\ теплота образования аммонийной; селитры'
+ 88,6 б. кал. Для определения. Qk, пользуемся уравнением:
I '
108 .
DL Scientific Heritage of Russia
о Q I °,5Z25 • .V • 1000 (n1Q1-\-n2Q2 — mlQ'—m2Q")-1000
• *’=- kp m1M1 + m2M2
, 0,5725 • 1 000
_ 1 000 > (п&i+n&t-mjQ'-™2Q/+0,5725 N) *
-' ------------5Г7—:-йгу--*--------(J, КОЛ
1000 .
в котором Пу и п2 — числа граммолекул углекислоты С02 и воды
Н,0; ту и т3 — числа граммолекул тола и аммонийной селитры;
Qv Qv Q"— их теплоты образования; Jlfi и Af2 — веса грам-
молекул тола и аммиачной селитры; .№—общее количество газо-
образных молекул в продуктах разложения аммонала '№ 2 по
данному уравнению, равное:74-15,35-1-1,675 = 24,025.
Подставляя в уравнение соответствующие значения этих ве-
личин, получаем:
О = 1000 7’ (4-94,3)4-30,2 (4-69)-1 • (4~29,3)-13,85(4-88,6)4-0,5725У _
W*’ ’ ’ 1 227 4-13,85 • 80 т
, 660,1 4- 2 083,8 4- 13,75 — 1 227,11 — 29,3
227 + 1'108
2 757,65 — 1256,41 1 501 240
= 1 000-----—*------г-5— =----------—1 124,52 б. кал
• 1 335 1 335
• *
Определем Qir, считая воду газообразной.'
Пользуюсь тем же уравнением, в котором теперь ф г = 58,5
б. кал? =ч 54,225, имеем:
- • . 0,5725 • Nt • 1 000
— i АПЛ W| Ql + w> Qi— т* Q‘ — ”** Q" + °-5725 Nl
— 1 UUU J ~ T7 J ~
- 1 000 7 ‘ (+94,3)4-30,2 • (4-58,3)4-0,5725 • 54,225-1 • (4-29,3)-13,85(4-88,6)_
1335
_ t ООО . 66°Л*+1 760,66 4- 31,04 — 29,3 — 1 227,11 _
1 335
f
лпп 2 451,80—1256,41 1 195 390
— 1 000 --:-------------=---------= 895,4 б. кал
1335 1335
д) Определить теплоту разложения 1 кг того'же аммонита
№ 2 при постоянном объеме при условии, что он заключает 3%
влажности на вес сухой смеси.
Так как при общем весе граммолекул компонентов смеси,
равной 1 335 а, указанные 3 % влажности составят 1335-0,03 =
= 40,05 г, что составляет 40,05:18 = 2,23 грам’молекул воды, реак-
ция разложения аммонала №2. может быть выражена уравнением
СНДН2 (N0e)s +13,85 0NH4N0s + 2,23На0= 7 С02 4- 15,35 N2 4-
+ 1,675О2+' 32,43 Н20 + Q б. кал
10»
DL Scientific Heritage of Russia
Определяем Qkv при воде жидкой:
О О Ш 0,5725-.№• 1 000
_ 1 000 • (п&!+п2'^ 2 4- 0,5725#-тг Q'-m2Q"-т&'")
WjMj4-^2M2+w3M3
В данном случае-Q 2 = ()'" = 69 б. кал— теплота образования
воды жидкой; М3 = 18 = вес граммолекулы воды; ms—число грам-
молекул воды в смеси; остальные значения те же. Подставляя
эти значения в уравнение, находим:
л „ 7- (+94,3)+32,43(4-69)4-0,5725 • 24,025-1 (+29,3)~13,85(+88,6)~2,23(+69)
Vat— IDOO 1 • 227 + 13,85 • 80 + 2,23 • 18 ~
. 1 501 240
= ----г=-----= 1 092 б. кал
1о7э
Определим при воде газообразной:
0 _о г 0,5725 • Nt • 1 000 _
miMj+W2M2-^m3M3 ~
__। 000 . Q i +w2Q2~Ь0,5725# 1 •= m2Q
z/t-j!Г| /к2xu.2z/t3
В этом случае N\— число газообразных молекул в продуктах
разложениям? + 32,43-j-15,35 + 1,675 = 56,455 п2 — 32,43 — число
граммолекул воды в продуктах разложения; Q„= 58,3 Д кал —
теплота образования граммолекулы воды, считая воду газообраз-
ной; остальные значения те же, что и в первом примере. Подставляя
эти значения в уравнение, получаем:- - .
_ 7 • (94,3)+32,43(58,3)+о,5725 • 56,455^1(29,3) — 13,85(88,6)—2,^(69)
VAi—ЮОО - х . 227+ 13.85 • 80 + 2,23 • 18 —
ч 660,1 +1 890,67 + 32,32 — 29,3 — 1 227,11 — 153,87
— 1 Оии “ ’ ~ ~ ' —
, • 1’375
1 140 490
=-----г--- = 822 б. кал'
. 1$75.
. Из сравнений полученной теплоты разложения аммонита с 3%
влажности с ранее определенной теплотой разложения сухого
аммонала мы видим, что относительно небольшой процент влаж-
ности уже4 сказывается на понижении теплового баланса его
взрывчатого разложения.
Задачи для самостоятельного решения
Первая./ Определить теплоту разложения 1 кг тротила при постоянном
объеме, считая воду газообразной, при условии, что разложение, тротила идет
по уравнению, приведенному в § 34г '
Вторая. Определить теплоту разложения 1 кг гремучего студня. при
постоянном давлении и постоянном объеме, считая воду жйдкой, при условии,
что реакция разложения гремучего студня идет цо уравнению, приведенному в § 33.
Третья. Определить теплоту разложения 1 кг нитроглицерина при постоян-
ном объеме, считая воду газообразной, при условии, что разложение нитрогли-
церина идет по уравнению, приведенному в § 33.
Четвертая. Определить теплоту разложения указанного в § 37 аммонита
при условии замены, в одном случае 5% и в другом—1О°/о аммонийной селитры
.алюминием. • . v
110
DL Scientific Heritage of Russia
9
Вопросы ,для повторения
1. Что называется теплотой образования соединений?
2. В чем заключается принцип начального и конечного состояний систем
и какое значение имеет этот принцип для определения теплоты разложения в. в:
по реакциям разложения?
3. Почему теплота разожения в. в. при постоянном объеме более теплоты
•разложения при постоянном давлении? . .
4. Как может быть определена работа, расходуемая на расширение при
взрывании в. в. в неограниченном объеме?
§ 38. Опытное определение теплоты взрывчатого разложения ’
Это определение производится путем взрывания определен-
ной навески в. в. в так называемой калориметрической бомбе,
помещаемой в водяной калориметр, причем о количестве выде-
.лившегося тепла судят по величине нагревания воды в кало-
риметре. Зная теплоемкость всех деталей калориметрического
устройства, можно легко рассч'итать количество выделившегося
при разложении в. в. тепла, наблюдая, насколько при этом повы-
силась температура всей калориметрической системы.
Калориметрические бомбы, применяемые для определения
теплоты взрывчатого разложения в. в., бывают различных систем.
Емкость этих бомб колеблется от 300 см3 до 30 л и более.
Бомбы большой емкости,-впервые сконструированные Метеган-
гом, позволяют определять теплоту разложения довольно боль-
ших зарядов в. в,—до 100 а.
Устройство калориметрической бомбы в основном таково.
Бомба состоит из прочного стального цилиндрического сосуда
<рис. 5), который герметически закрывается стальной крышкой.
Изнутри как сосуд, так и крышка в некоторых бомбах выложены
толстым слоем платины, в других — слоем особой эмали; это
делается для . предохранения корпуса бомбы от взаимодействия
с продуктами разложения в. в. Снаружи бомба никелирована.
Для выпуска образовавшихся при взрыве газов после опыта
имеется в крышке.' бомбы винтовой кран / с осевым кана-
лом. Для помещения заряда в. • в. в бомбе имеется особая
платиновая чашечка С, удерживаемая платиновым стерженьком Slt
который ввинчен непосредственно в крышку бомбы. Помещенный
.в чашечку G бомбы заряд в. в. соприкасается с тонкой
платиновой проволочкой Р, накаливаемой электрическим током
для воспламенения в. в. Один конец этой проволочки (запальной
мостик) присоединен к указанному выше платиновому стер-
женьку Sv другой —ко второму платиновому стерженьку S2,
соединенному с изолированным от корпуса бомбы стержнем К.
Таким образом ток проходит от крышки бомбы через стерженек 5,,
запальный мостик,-стерженек и. изолированный стержень К
Для обеспечивания воспламенения заряда иногда пользуются
•особым вспомогательным запалом.
Определение ведут следующим образом.
После помещения в бомбу навести в. в. (величина которой
111
DL Scientific Heritage of Russia
•зависит от конструкции и емкости бомбы и максимального дав-
ления, которое бомба может выдержать), плотно соединяют крышку
с корпусом бомбы и затем, удалив из бомбы воздух, напол-
няют бомбу через указанный выше винтовой кран f чистым
азотом: оставлять в бомбе воздук при разложении в. в. нельзя,,
так как, взаимодействие кислорода воздуха с продуктами взрыва,•
особейно в случае в. в. с недостаточным количеством кисло-
рода, может значительно исказить результаты определения.
Наполнив бомбу азотом, запирают кран и помещают бомбу в латун-
ный цилиндрический калориметр (рис. 6), устанавливаемый на
Рис. 5. Калориметри-
ческая бомба.
Рис. 6. Калориметр.
особой подставочке внутри металлического сосуда с двойным»
стенками, между которыми налита вода.. Затем в калориметр-
наливают дестиллированную воду в таком количестве, чтобы
весь корпус бомбы был покрыт водой. - После этого для
уравновешивания обмена тепла между всеми частями калоримет-
рической системы пускают в ход на х/2 часа мешалки Мг и По
истечении этого срока в продолжение 5 или 10 минут наблюдают
и записывают температуру по показаниям термометра Тр имеюще-
го деления до 0,01° и*- помещенного в калориметр. .Этим
наблюдением устанавливают закон обмена тепла между калори-
метрической системой и- окружающим воздухом, что вместе
с тем позволяет определить истинную температуру прибора
в момент воспламенения навески. В конце 5-й или 10-й минуты
воспламеняют электрически -навеску в. в. в бомбе и затем отме-
чают показания термометра через каждую минуту. Отсчет темпе-
112
DL Scientific Heritage of Russia
ратуры- производят до начала правильного падения ее и затем
еще в течение 5 —10'минут, .также через каждую минуту,-для
определения закона падения'температуры. Поправки на охлажде-
ние производятся по особым формулам..
Зная вес воды в калориметре Р грамм, так называемый водяной
эквивалент прибора Р' грамм, под которым разумеется большее
или меньшее количество, воды* требующее для своего нагревания
на 1° такого же количества тепла, как и все детали - калориметри-
ческой системы, наконец, зная повышение температуры калоримет-
ра, определяют количество выделившегося тепла по формуле:
Q = —) (РЧ-Р) м. кал
в которой: (4°— 4°j)—максимальное'повышение температуры воды
калориметра после взрыва навески в. в. .
Фактически при расчетах в эту формулу необходимо бывает
ввести целый ряд поправок — на охлаждение, на . образование
азотной кислоты, которая обнаруживается всегда при взрывании
в; в., содержащих кислород (образование ее связано с выделением
тепла), на количество тепла, выделившегося при сгорании вспомо-
гательного запала*, если такой применялся.
Определенная таким образом теплота взрывчатого разложения
пересчитывается затем для одной- граммолекулы вещества или
для 1 кг. Из условий опыта следует, что в данном случае опреде-
ляется Q „, т. е. теплота при постоянном объеме. Для перехода
к теплоте 'при постоянном давлении пользуются указанными
ранее уравнениями.’
Опыты ‘определения теплоты взрывчатого разложения взры-
ванием в. в. в калориметрической бомбе производят в помещении
с постоянной температурой 15 —18°. /
Вопросы для повторения
• ч1. Опишите устройство калориметрической бомбы.
* 2. Что такое водяной эквивалент бомбы?
3. Какие величины необходимо знать- и определить лля расчета теплоты
“.взрывчатого разложения в. в. при определении ее по данному способу?’
• •
ОТДЕЛ IX
\ ТЕМПЕРАТУРА ВЗРЫВА
§ 39. Способы определения «температуры взрыва
. Непосредственное опытное определениетемпёратуры
взрывчатого разложения фактически неосуществимо.
Основным затруднением в данном случае является крайняя не-
значительность того промежутка времени, в течение которого
достигается при взрыве максимум температуры, так как по
достижении максимума температура продуктов разложения на-
чинает довольно быстро падать. Прибор для определения тем-
пературы взрыва должен был бы облагать исключительной чув-
ствительностью к изменению температуры; этим качеством
• # * *
.8 Н. Ач С о кол о в. Курс теории взрывчатых веществ. 213
DL Scientific Heritage ofi'ROssia e 9
в необходимой для данного случая степени современные приборы
для измерения температуры вообще не обладают. Кроме того при-
меняющиеся в данное время для определения высоких темпера-’
тур приборы (пирометры специального устройства) вообще не-
пригодны для тех высоких температур, которые достигаются при
взрывчатом разложении вещества. Представляет однако некото-
рый интерес ознакомиться с теми попытками опытного определений
температур взрыва, которые делались различными авторами.
Нобль для приблизительной оценки температур взрывчатого раз-
ложения .пользовался таким приемом: в заряд в. в. он помещал
различной толщины проволоки из платины и из других тугоплав-
ких металлов. После взрыва определялось, произошло ли расплав.?
ление метала проволок или нет. Зная температуры плавления ме-
таллов взятых для опытов проволок и производя серию взрывов
в. в. с,различными проволоками, Нобль мог дать приблизи-
тельную оценку температуры взрыва некоторых взрывчатых
веществ. .
В последнее время некоторый успех в непосредственном
определении температуры взрыва для веществ, разлагающихся
с наименьшими скоростями, имел фон-Губерт, однако и его
опыты практического значения не имеют.
Для всякого рода расчетов в данное время температура
взрыва определяется исключительно вычислением. Имеется
несколько способов определения температуры взрыва
вычислением:
1) по кол ичеству выделенного при взрыве тепла и теп-
лоёмкости продуктов взрыва — способ наиболее* часто
применяющийся;
2) по величине.давлений, развиваемых в. в. в маномет-
рической бомбочке при различных плотностях заряжа-
ния, и-наконец
3) на* основе данных кинетический теории газов —
именно зависимости между давлением, плотностью и сред-
ней молекулярной скоростью газообразных продуктов
взрыва.
Из указанных способов определения температуры взрыва ни
один не отличается абсолютной • точностью, так как элементы
возможных ошибок имеются в каждом из них. В частности спо-
соб определения температуры взрыва по количеству выделен-
ного при .взрыве тепла и теплоемкости продуктов взрыва не
может гарантировать абсолютно точных результатов уже потому,
что количество выделенного при взрыве тепла, как нам уже
известно, определяется расчетном по уравнению, выведенному
по данным анализа уже охладившихся и вероятно при этом
изменившихся в своем составе-продуктов. Теплоемкости продук-
тов разложения при тех высоких температурах, которые дости?
гаются в момент взрыва, также не..могли быть определены
с абсолютной точностью. . •
Однако, несмотря на указанное, температуры взрыва, опреде-
DL sAehdfic Heritage of Russia. *
ленные по любому из указанных способов, отличаются взаимно
незначительно.
Обыкновенно для определения температуры взрыва расчетом
пользуются первым способом, с которым мы и ознакомимся.
Способ определения температуры взрыва расчетом по коли-
честву тепла, выделившемуся при разложении граммолекулы дан-
ного в. в,., и молекулярной теплоемкости продуктов разложения
основывается на следующих соображениях.
Как уже известно, реакция разложения в. в.-в общей форме
может быть представлена уравнением: •
. туМ i=n1N1 4- w2y2 4- п8У3 4- ... 4- $nr б. кал
• •. •
где количество выделившегося при разложении грам-
мдлекулы данного в. в. тепла, рассчитанное для условий разло-
жения при постоянном объеме (например в калориметрической
бомбе); напомним, что Qm„ калориметрически определяется как
количество тепла, отдаваемое на нагревание калориметрической
системы продуктами разложения в. в. при , их охлаждении от
температуры взрыва t° до 15°.
Если допустить, что в момент взрыва, отвечающий наивысшей
температуре взрыва потерь тепла на нагревание окружающей
среды нет, т. е. считать, что все количество выделившегося тепла
полностью идет на нагревание продуктов разложения, то очевидно
следующее:
1) Израсходованное при этом количество тепла должно быть для
каждого продукта разложения равно произведению его молеку-
лярной теплоемкости на числог молекул п и на температуру
взрыва, а общий расход тепла на нагревание всех продуктов
разложения до температуры взрыва должен быть равным:
Ki м- кал
* mv I z mv I о mv
2) Это количество тепла должно быть равно Qmr, увеличен-
ному на то количество тепла, которое продукты разложения
могли бы выделить при дальнейшем охлаждении с 15° до 0°.
Очевидно, что это последнее количество тепла равйо
i5n1c'mc-j-15ntc,'^-i-15n3c'"„v... м. кал '
Изложенное позволяет связать все приведенные величины
следующим уравнением:
*(«j e''mt + nsc'"mv...) = Qmv±15 (w1C'm'4- и2 C"„t+n3c'"mv)
Из этого уравнения, беря.значение Qmv в малых калориях,
можно определить t: • '' *
t= 1 + 15(n,c'OT 4-n^ +^сг,,тг) о
4-n,c"mt 4-«sc"'^
Вычисление температуры взрыва по этой формуле однако
дает неточные результаты, так как формула была выведена при
предположении, что молекулярные теплоемкости для всех пре-
8* ‘ ‘ -115
• • • •
DL Scientific*..Heritage of Russia *
делов температуры сохраняют постоянное значение, чего факти-
чески нет: опытно установлено, что молекулярные .теплоем-
кости всех обычных для взрывчатого разложения газо-
образных продуктов, исключая одноатомные газы (пары
ртути), зависят от температуры, и эта зависимость может
быть выражена уравнением ст0 = а-]-Ы, в котором ^„ — моле-
кулярная теплоемкость в малых калориях для пределов-темпера-
туры от О’ до f при постоянном объеме, а — молекулярная
теплоемкость в малых калориях при 0°; Ъ —увеличение'числен-
ного значения молекулярной теплоемкости при увеличении темпе-
ратуры на 1°.,
Для^разных веществ а и Ъ имеют конечно-неодина-
ковые значения (см. таблицу). ‘ Как уже было сказано, для одно-
атомных газов, а также для твердых продуктов разложения
молекулярная теплоемкость принимается не зависжДей от темпера-
туры, поэтому для них'в приведенной формуле Ъ =0.
Учтя эту. зависимость теплоемкости от температуры, преоб-
разуем вышеприведенное выражение для t, взяв:
вместо с'.............
▼74 О • л I •
вместо с",„„.........о2 + М
вместо с'"^..........а3 + М
Выражение для t принимает следующий вид:.
' t __1 0Q0<L,4- 15((a14-^15)«t +М5Х+4 (аз+
и1(а1М) + wi(a2 +М) + «з(«з + &з0
Решая это уравнение, имеем: •
+ &i^) 4" w2(zz2 4* &2О 4“ w3(a3 4- ftai)]=l ООО Q mll -j-
15(0^ 4- a2n2 аз»з) + 152(bf,»1. + b2nt + йэтез)
Преобразуя левую часть уравнения, получаем:
4- п2аг 4- пгаг) 4- #2(Mi 4-M2 + bs«s)=l ООО Qm04- •
4-15 (а^ 4- а2п2 4- а3пз)4-15 (Ь^ 4- b2nt 4- b3n3)
Обозначая: (п^ 4- пга2 '4- п3а^ через А и 4- &3п2 4- Ъ3п3)
через В, получаем: ‘
jBi»4- At — 1 000 15 (А4- 15В) = 0
откуда: • •
t = -^4-V^4-4B(1000^ro„+15^4-152B) e
• 2В
* • • 1 •
= — А 4- ]/Л8 4- 2 Л • ЗОВ 4- (ЗОВ/4-4 000Б _ •
2В
= — Д4~V4Q00jB 2т„4-(л'+зов)2
-
Такимобразом для определения температуры взрыва по этому
оДХбntific Heritage of Russia . % -
способу необходимо знать Qwr, которое определяется калоримет-
рически, или, как указано выше, расчетом по реакции разло-
жения, и А и В. Для определения последних в свою очередь
необходимо знать величины: av а* а3,.. и Ъь &2, Ь3..которые
находятся из таблиц, и яп п2, п3..., которые определяются по
реакции разложения в. в.
Различными исследователями .указывались для величин а и b
для одних и тех же продуктов взрывчатого разложения неодина-
ковые значения. Приводим значения величин а и Ъ, которые счи-
таются достаточно пригодными для приближенных расчетов:
• w Продукты разложения * a м. ал b . •
• • co2 6,70' 0,0045 •
H2O / 5,61 0,0033
N*, O2 H* CO, NO . . 4,97 0,00017 •
NH3 6,70 • 0,0005
• • CH£ 7,10 '6,0005
• • Hg . 3,00 0 . • •
K2C03 30,00 0
Л Na2C08 29,0 0
• K2SO4 * 32,2 0
>• • K2S ........ . ‘ 17,8 0
KC1 . . . 12,9 0
\ NaoSOi *.•••••• 32,4 0 *
4 C . . 2,9 0
A13O3 22,4 0 •
• SiOs 11,4 о '
В последнее время при расчете теплоемкостей в зависимости
от температуры пользуются чаще даваемыми Пиром и Виер-
ру м о м значениями: • ’
для СО2 — С„„ = 9,0 + 0,000581 и
для Н20 (пар) —Cm, = 4,0 + 0,002157..
’ При приближенных расчетах теплоемкостей четырех.и пяти-
атомных газог! пользуются также следующими значениями:
для четырехатомных газов — Ст„ — 10,0 + 0,00045 t
; для пятиатомных газов — Ст,= 12,0 + 0,00045 t
• •
Иногда для упрощения расчетов пользуются формулами
Сарро, которым для всех газов с двухатомными молекулами
дается следующая зависимость теплоемкости от температуры:
Стт=4,8 + 0,0011 м. кал, а Для газов с трехатомными молекулами:
С„р=6,2 + 0,0025 t м. кал.
117
DL Scientific Heritage of Russia
§ ДО. Йл^яние изменений состава в. в. на величину
температуры взрыва
В практике применения взрывчатых веществ и порохов ино-
гда бывает необходимо в возможной мере регулировать темпе-
ратуру взрыва. Так при применении взрывчатых веществ на от-
крытых горных работах, особенно, когда пользуются различными
аммонийно-селитровыми составами, бывает весьма важно по<-
лучить наивысшую температуру взрыва (что даст высшую бризант-
ность), напротив, при применении в. в. в шахтах, опасных 410
газу и пыли, одним из основных требований является возможное
понижение температуры газообразных продуктов взрывчатого
разложения в целях уменьшения возможности взрыва смеси уголь-
ной пыли с кислородом или рудничного гремучего газа. При
применении йорохов в военном деле понижение температуры
взрыва бывает необходимо для уменьшения пламенности, дема- ,
скирующей расположение орудий, и для уменьшения -выгораний
ствола орудий. . * • •
Вышеприведенное уравнение для определения температуры
взрыва указывает теоретические пути для достижения понижения
или повышения температуры взрыва. Действительно, анализ фор-
мулы для t показывает, что величина t возрастет в том случае,
если состав продуктов разложения изменится таким образом, что ,
увеличится значение Qmz или уменьшатся значения Д и В. Иначе
говоря, для повышения температуры взрыва необходимо
к. данному в? в. добавить такие легко окисляющиеся
вещества, которые при том же расходе на их окис-
ление кислорода, как и на окисление углерода или водо-
рода, дадут большее выделение тепла; эти вещества вместе
с тем должны иметь молекулярные теплоемкости для данных
температур разложения меньшие, чем углекислота или вода,
при расчете на одинаковые количества кислорода.
Из различных веществ, предлагавшихся в качестве примесей
к в. в, для повышения’температуры взрыва, как известно, прак-
тическое применение нашел лишь порошкообразный алюминий,
который оказался в достаточной мере удовлетворяющим указан-
ным выше требованиям. Действительно, если сравнить количества,
тепла, выделяющегося при сгорании алюминия в окись алюминия’
с количествами тепла, выделяющегося при том же расходе кис-
лорода при сгорании угля в углекислоту и водорода в воду, то
оказывается, что количество тепла, выделившегося при сгорании
алюминия, превышает указанные величины в 2 и 2,5 раза. В то
же время молекулярная теплоемкость окиси алюминия значительно
мбнее теплоемкости эквивалентного по содержанию кислорода
количества углекислоты и более чем в 2 раза меньше теплоем-
кости эквивалентного по содержанию кислорода количества воды.
Изложенное делает ясным причину широкого применения алю-
миниевого порошка, как добавки к различного рода аммонийно-
сеЛитровым "составам, применяемым во взрывном деле.
118 . . .
DL Scientific Heritage of Russia
Для целей понижения температуры, напротив, приме-
няют вещества, или не принимающие активного участия
во взрывчатом разложении, но расходующие на свое
нагревание некоторое количество»тепла (например крем-
незем, поваренная соль, сОда и т. д.), или вещества, рас-
ходующие на себя кислород в. в. и дающие продукты
неполного сгорания и следовательно пониженной темпе-
ратуры (вазелин, камфора и другие, органические вещества).
Применим -изложенное к решению нескольких практических
задач. ’ ‘
1. Определить температуру взрыва’тэна.
Реакция разложения этого взрывчатого вещества такова:
C(CH,0N03)4 = 4 СО, 4- СО + 3 Н20 + 2 N, + Н, + 444,8 б. кал
В этом уравнении .444,8 б. кал= Qmv'= теплоте.взрывчатого
разложения, определенной для граммолекулы тэна при постоян-
ном объеме и воде газообразной.
Для нахождения t по формуле
. - А + / 4 000 + (^ + ЗОБ)’
' 2В
необходимо определить предварительно А и В.
1) Определение ' А A = n1a1-{-niai-\-n)ai-]-nlal-\-nias, где
nv и8> ni и ns ~ числа граммолекул С02, СО, Н20, ’N, и Н,;
alt а,, а„ at, а*— значения этих величин в малых калориях;
поэтому можем написаты
А = 4 • 9,0 4-1 - 4,97+3 4,0 + 2 - 4,97 +1 - 4,97 = 71,88 м. кал
2) Определение В. 5 = ^!^ + «,&, +'«3Ь3 + + WA> где
ns, nv ns имеют те же значения, a di, b3, bv b3 —
значения э^их величин для СО,, СО, Н.О, N, и Н2 в малых
калориях. -Поэтому , *
Б = 4 • 0,00058+1 - 0,00017 + 3 - 0,00215+2 • 0,00017 +1 • 0,00017 =
= 0,00945 м. кал
Подставляя в формулу для t взрыва значения1.! и В, получаем:
i2 =—71,88 -ь V 4 000,- 0,00945 • 444,8+(71,88+ 30 • 0,00945)’ =
2 - 0,00945
-71,88 + 148,4 _ 76,52 _ 0
• 0,0189 0,0189
Считая же в градусах абсолютной шкалы, получаем:
Т=4049 +273 = 4322°
2. Определить температуру взрыва аммонита № 2 состава:
аммонийной селитры 83%, тола 17%.
119
Dll Scientific Heritage of Russia ' ш
. Реакция разложения этой взрывчатой смеси такова: ‘ •.
CH3C6H2(NO2) 3 4- 13,85NHtN0s = 7С0, + 30,2Н20 +
4-15,35XS +1,67502 +1 195,36 б. кал
В этом уравнении 1 195,36 б. кал —Qя15 = теплоте взрыв-
чатого разложения, определенной для смеси при постоянном
объеме и воде газообразной. Для расчета температуры взрыва
по формуле
л 4-1/4 000. В-Qmc4-(А+ 30др
2В
необходимо знать А и В.
1) Определение А • А = пуах + п2аа + «3a,+ wta4> где nit nt,
ns и nk — числа граммолекул .углекислоты, воды, азота и кисло-
рода; at, ci2, а3 и at— значения этих величин в малых
калориях для углекислоты, воды, азота и кислорода; беря со-
ответствующие значения этих величин, получаем:
4=7 • 9,0+30,2 4,0+(15,35+ 1,675) • 4,97 = 63+ 120,8 + ,
4” 84,614 = 268,4 м. кал
2) . 'Определение В. В = и1Ь1+»26а+«аЬ»+’»Л, где ма,
п3 и п4 имеют те же значения, а 6а, bs и bi—значения этих
величин для углекислоты, воды, азота и кислорода в малых кало-
риях; поэтому имеем: • *
В=7 • 0,00058 +30,2 • 0,00215+(15,35 +1,675) -0,00017= .
= 0,00406 4-0,06493 + 0,00289 =*0,07188 м. кал
Подставляя указанные значения в выражение для t, имеем:
— 268,4 + V 4000 - 0,07188 1195,36+(268,4-Ь30 • 0,07188)2
- 2-0,07188 “
• -268,4 + 645,7 _ 377,3 •
” 0,14376 “ 0,14376 ~
Считая же в градусах абсолютной шкалы, имеем:
Т=й 2625+273=2898°
3. Определить температуру взрыва гремучего студня, реакция
разложения которого такова. .
62C,HS(ONO1)S+C24HJ1(ONO8)9O11=-210 QO. +170,5 Н20 +
+ 97,5 Nj + 2,75 Ог + Йт б:кал
'Для определения t по формуле
t _ — д+/4000 :вйдтт + 4 +зов»
— ; 2в • г~~
120 ., ' . • .
DL Scientific Heritage of Russia . /
необходимо знать величины А, В и Qmc, так как Qmv в данном
случае также неизвестно.
1) Определение A. A = nlal-]-n2a2-\-‘n3a3-]-nial, где nh пг,
п3, я, — числа граммолекул углекислоты, воды, азота и кисло-
рода в продуктах разложения; at, а2. а3. а,— значения
этих величин в малых калориях для C02,-H20, N, и02; поэтому
А = 210 • 9,0 4 170,5 • 4,0 4- 97,5 • 4,97 4 2,75 • 4,97 == 1 890 4 ’
4- 682 + 498,2425 = 3 070,24 м. кал
2) Определение В. B = nlbl-{-n2b2-}-п3Ъ3-\-п4Ъ4, где ппи2,
п3, п4 имеют те же значения, a bv b2, Ь3,'Ь4— значения этих
величин в малых калориях для углекислоты, воды, азота и кисло-
рода; поэтому.
В = 210 • 0,00058 4 170,5 • 0,002154 (97,5+2,75) • 0,00017 = 0,1 2184-
4-0,3666 4- 0,0170425 = 0,5054 м. кал
. 3)' Определение Пользуемся ранее указанной 'формулой
для расчета теплоты, взрыва при постоянном объеме для грам-
молекул в. в., в данном случае для смеси:
Qm„ = 4- N2 — т— т2~М2 4 0,5725 Мй
гДе пъп2—числа граммолекул углекислоты и воды; Ntj N2 — их
теплоты образования; -—числа граммолекул нитроглицерина
и пироксилина; MltM2 — теплоты образования нитроглицерина и
пироксилина; Мй1—число граммолекул газообразных продуктов
разложения. -
Беря соответствующие значения этих величин, получаем:
gfflt=210- 94,3-|-170,5 • 58,3-62- 94,2 — 698 40,5725 • 480,75=
= 1.9 803 + 9 940,15 — 5 840,4 — 698 4- 275,23 — 23 479,98 б. кал
Подставляя найденные значения а, Ь и в выражение для
t, имеем: -
, - 3 070;24 + V4 000.0,5054 • 23479,98+(30 70,24430-.0,5054)» ’
. 2 0,5054 “
— 3 070,24 4 / 56 986 861 _ 4 478,76 ' ’ -
1,0108 — 1,0108"“ 4
'Считая жа в градусах абсолютной, шкалы, имеем: .
Т = 4430 4- 273 = 4703°
При расчете по уточненной реакции разложения накодят
•' I равным 4150° и 4300° (разные авторы).
4. Определить температуру, взрыва нитромайнита. Реакция
разложения этого взрывчатого вещества такова:
ед (ONO,)e = 600,.4 4 Н20 43N2 4J02 4627,615- б. кал
121
йи,= 210- -94,3-1-170,5 - 58,3
♦
DL Scientific Heritage of Russia
В этом уравнении 627,615 б. кал = Qmit = теплоте разложения,
определенной для граммолекулы нитроманнита при постоянном
объеме и воде газообразной.
' Так же, как и в предыдущих примерах, определяем значения
А и В:
А = 6 • 9,0 + 4 • 4,0 + 3 • 4,97 + 1 • 4,97 = 54 + 16 + 14,91 + 4,97=
= 89,88 м. кал
В = 6 • 0,00058 + 4 • 0,00215+3 • 0,00017+1 - 0,00017=0,01276 м. кал
Подставляя найденные значения А и В в формулу для t,
имеем: -
’ — 89,88 + V 4 000 - 0,01276 • 627,615 + (89,88 + 30 • 0,01276)»
2 0,01276
__ —89,88 + 200,5 .„„ко
Считая же в градусах абсолютной шкалы, имеем:
Т= 4335 + 273 = 4608°.
, Вопросы для повторения
1. Какие практические затруднения имеются для непосредственного опре-
деления температуры разложения в. в.?
2. Какие способы определения температуры взрыва расчетом известны
и какова степень точности их?.
3. Какие теоретические соображения положены в основу определения темпе*
ратуры взрыва расчетом по количеству тепла, даваемого при разложении грам-
молекулой в. в., и теплоемкостям'продуктов разложения?
4. Напишите в обшей форме уравнение для определения температуры взрыва
по количеству тепла, даваемого при взрыве граммолекулой ’ в. в., и теплоемко-
стям продуктов разложения.
5. Какие уточнения и по каким теоретическим соображениям необходимо
внести в это уравнение для получения бо)!ее точных результатов?
6. На каких теоретических соображениях основано применение алюминие-
вого порошка во взрывчатых составах для повышения температуры взрыва дан-
ного в. в.?
/
. 4 •
Задачи длй самостоятельного решения
Л.'Определить температуру взрыва пироксилина при условии, что разложе-
ние его идет по уравнению:
С24Н29 (ON02)11 Og — 12СО 4“ 12СО2 4“ 8,502 4“ 6Н20 4- 5,5N2 4“ Qmv &
2. Определить температуру взрыва гремучей ртути при условии, что разло-
жение идет по уравнению: .
HgC2N2o2=Hg 4" 2СО 4- N2 4- Qm© кал
3. Определить температуру взрыва нитроглицерина при условии, что разло-
жение идет по уравнению: • ; • •
2СзН5 (ONO2)3 = 6СО2 4- 5Н2О 3N2 + 0,5 02 4- Qmv б. кал
4. Определить температуру взрыва гексогена при условии,’ что разложение—
идет по уравнению: ’
• I
СзН|0$Хв = 2С0 4“ ОО2 4т 2Н2О 4~ 02 4“ 8N2 4“ Qnw б> кал
122 . ’ *
DL Scientific Heritage of Rietsia
ОТДЕЛ X
ДАВЛЕНИЕ ПРИ ВЗРЫВЕ В ЗАМКНУТОМ ПРОСТРАНСТВЕ
Как было указано, величина давления, развиваемого- газооб-
разными продуктами разложения в. в., является одной из глав-
нейших характеристик в. в., так как скоростью разложения
и величиной развитого газами взрыва давления определяются
характер и величина разрушительного действия в. в.
§ 41. Определение давления при взрыве расчетом
Если обозначить через Уо объем единицы веса какого-либо
газа при 0° и нормальном давлении Ро, а" через Vt—объем
единицы веса того же газа при температуре t° и при том же дав-
лении, то по закону Гей-Люссака имеем:
• I
Если затем объем газа Vt при условии сохранения той же
температуры будет подвергнут давлению Р, то согласно закону
Мариотта начальный объем Vt и начальное давление Ро и новый
объем V и новое давление Р связаны следующим равенством:
РЕ^=Р0 Е*
откуда pv •
. Ро .
Подставляя это значение Vt в уравнение I, получаем:
/ • f \ PV Р V
• Этим уравнением связываются для единицы- веса данного
газа давление Р и объем Е при некоторой температуре t° с дав-
лением Р, и объемом Ео при нормальных условиях. Очевидно,
что и для всякой другой температуры, например для I', отвечаю-
щие этой температуре давление Р и объем V/ будут связаны
с величиной давления й • объема при нормальных условиях анало-
гичным уравнением:
Р'Е'=^& (273Ч- О (IV)
-с/о
Разделив уравнение Ш на уравнение IV, получаем:
откуда
РУ.
Т' Р . \
где Г и Т'—температуры, измеряемые от абсолютного 0.
(V)
123
DL Scientific Heritage of Russia
Учитывая сказанное выше, мы можем также> написать:
гдеР"и V"—новые давление и объем, отвечающие температуре Т",
а Р'" и-V'" — давление и объем, отвечающие температуре Т".«
Следовательно. для единицы Beta всякого газа произведение
из давления на объем, деленное на соответствующую абсолют-
ную температуру, является-величиной постоянной, и мы можем
написать: ‘‘р-р
= В или PV.=RT (VI)
Величина R, ка(к видно из уравнений III и IV, равна
273 . .
где Ро— нормальное давление и Уо — объем, занимаемый едини-
цей веса таза при нормальном давлении Ро и температуре 0°,
величинах, постоянных для данного газа. Поэтому и R, имеет
вполне определенное значение для данного газа и называется
газовой постоянной.
Уравнение VI выведено для так называемых идеальных газов,
т.е. газов, полностью следующих законам Гей-Люссака и Ма-
риотта. Для реальных газов соотношения междУ объемом, дав-.
лением и-температурой выражаются более сложными уравнениями
(Вандерваальса, Клаузиуса). В применении к расчету наиболь-
шего давления, развиваемого газообразными продуктами разло-
жения 1 кг в. в., достаточно однако внести в-уравнение VI только
следующее уточнение: вместо -объема V, отвечающего давлению'
Р и температуре • Т и являющегося в данном случае объемом •
зарядной камеры, необходимо взять несколько меньший объем,
именно (V—а), где «—так называемый коволюм.
Физический смысл коволюма таков: это—наименьший
объем, до которого при произвольно большом дав- •
лении»может быть сжата единица веса газа. Следовательно
выражение (7—а)'фактически означает • ту часть объема газа,
которая может быть подвергнута изменениям при изменении
давления. Выражение (7— а) также называют эффективным объе-
мом газа. По внесении указанного уточнения уравнение VI прини-
мает вид: ’ '
Р(7— а)=РТ, или Р=ВТ-~-^' . (VII)
Численное значение, коволюма для наиболее обычных газо-
образных продуктов разложения в. в., считая в долях объема'
данной массы газа при 0°, таково:
Водород Н 2........'. . . . а —0,000887 Vo
ДзотМ?.....................-а = 0,001359 70
Кислород 02 ........ а = 0,000890 Уо
ч Углекислый газ С02 . . . . а= 0,000886 70 ♦
Метан СН4 . .................‘«=0,001091 Ь ' /
124
• •
DL Scientific Heritage of Russia
При практических расчетах на основе приведенных данных
принимают для-всех газов а = 0,001 Ео,. где Vo — объем данной
массы газа при 0°.
Если при разложении в. в. помимо газообразных продуктов
образуются тайже.твердые и жидкие тела, то они, занимая неко-
торую часть объема, играют фактически ту же роль, что и ково-
люм,- т. е. они \гакже уменьшают ту часть объема газов, ко-
торая может изменяться при изменении давления. Очевидно
поэтому, что при расчете давлений в этом случае в уравнение VII
необходимо внести поправку, взяв вместо а другую величину—
именно «1 + <*', где «1—коволюм газов, а а' — сумма объемов
негазообразных молекул в продуктах разложения 1 кг данного-
в. в’ при температуре взрыва Т\ , ’
Следовательно в этом случае уравнение VII принимает вид:
Р = RI . .. —. (VIII)
7 — («1 + °)
Значение а.', т. е. суммы объемов негазообразных
молекул в продуктах разложения. 1 кг данного в. в. при
температуре взрыва Т, определяется по реакциии разло-
жения в. в. согласно тем же правилам, которые были даны
ранее для определения объема газообразных продуктов,
разложения.
. Если, разложение в. в. проходит по уравнению
m1M1-]-m2M2 -\-m3M3-\~. . . .==n'.iNi-\-n2N2-\-n3N3-YniNi...
где и N3— молекулы негазбобразных продуктов, н, и п3—
числа их, то по расчету для 1 кг в. в. имеем: (
’ я,.. I 000 К V" 4- п3 У'-') л .
ml^l+m2^2 +
где V" и V"—объемы граммолекул- негазообразных продуктов.
Величина этих объёмов определяется делением молекулярных
весов (в граммах) на веса единицы объема данного негазообраз-
ного вещества, т.' е. на его плотность. Следовательно предыду-
щее уравнение может быть дано в такой форме:
1000 / Лг2 , N3«\ .
а Ц”2 а2‘^Пз d3 )Л
где d2 и d3—плотности негазообразных веществ в продуктах
разложенйя -данного в. в.
. Сарро указываются следующие значения молекулярных объе-
мов.для наиболее важных твердых продуктов разложения в. в::
• •
для К2СО3 . '........7=0,062 л для NaCl. ...... V — 0,027 л-
„ Na2CO3 . . . 7=0,043 „ в SiO,............... 7 =0,023 „
„ K2SO4 ........'.7 =0,066,, „ А12О3.......... 7 =0,026 „
„ Na2SO4...........'7=0,054 „ „ С(аморф.). ; . 7=0,008 ,
КС1.............. 7=0,038 .
125
DL Scientific Heritage of Russia
Вышеприведенные уравнения для определения наибольшего
давления выведены по расчету для 1 кг в. в. Очевидно, что
для W кг в. в. уравнение примет такой вид:
РрУо -Ж Т j
273 ’ V — W («1 4- а') 1 ’
♦
где ГоИ7—объем газообразных продуктов разложения указан-
ных W кг в. в> рри 0° и нормальном давлении, a W (а 14-“')=
= Wai Ц- Wa!— коволюм и Объем твердых и жидких продуктов
разложения для И7 кг в. в.
Разделив числителя и знаменателя в этом выражении для Р.
на величину V, равщпо объему, в котором был помещен заряд в. в.,
получаем: •
р . -Ро г ___________0W________
273 ‘ V/K —Иг/У(а14-а')
и обозначая Ж/У, равное плотности заряжания, через Д,
через а и
о у о
273
через R, имеем:
Р=ЙР.1-Ц
1—<хД
(X)
» Примечание. - Необходимо различать понятия — плотность, гравимет-
рическая плотность, плотность заряжания:
1) плотность — вес* единицы объема, т. е. 1 см3 вещества;
2) гравиметрическая плотность определяется для Порошкообразных и зер-
неиых веществ как отношение их веса к тому объему, в который эти вещества
засыпаны и который они—вместе с воздушными промежутками между зернами и
частицами — занимают полностью; для определения этой плотности пользуются
особым прибором—гравиметром; * • •
3) плотность заряжания — отношение веса вещества, занимающего пол-
ностью или только часть предоставленного ему объема, ко всему объему.
По Касту гравиметрическая плотность—отношение веса к объему взрыв-
чатого вещества, а плотность заряжания—отношение веса к об‘ему простран-
ства взрыва. С точки зрения этого определения для случая, когда в. в. полностью
занимает предоставленную ему зарядную камеру, понятия гравиметрическая*
плотность и плотность заряжания оказываются тождественными и имеют .одина-
ковое общепринятое обозначение через Д. •
Величина RT в уравнении X называется силой в. в.
и обозначается через f. Введя это обозначение, .можем придать
уравнению следующий вид:
P= RTЦг = f •=—г (XI)
1 — а Д . 2/3 1 — a А ‘ 1 — а Д 4 7
Уравнение XI для расчета наибольшего давления при взрыве
было дано Абе л ем (Эблем). с
Р рассчитывается или в кг! см2, или в KZi дм2, или в атмосферах.
Как указывает Каст,выражение, данное А бел ем для максимального
давления, можно рассматривать как меру работоспособности в. в.
126 • -
DL Scientific Heritage of Russia
Поэтому по мнению Каста давление Р можно определить как
взрывчатую силу*. - , ‘
Физический смысл величины. f=RT может быть установлен
на основе анализа уравнения VII.
Принимая равным а, имеем:
4
Р (У,—а)==ДТ=/
Анализируя размерность измерения; f в этом уравнении и
учтя, что У—а отнесено к 1 кг, имеем для f:
кг
дм2
дм3 __кг — дм
кг кг
или:
л — ат
. кг
Следов'ательно f имеет размерность энергии. Такимобра-
зом £ не имеет размерности сил.ы и следователь-
но общепринятое толкование f как „силы в. в.“ не-
правильно. Бблее Точным является определение f
как удельной энергии в. в. Величину f обыкновенно *
рассчитывают в литр—атмосферах.
Рассчитанное по уравнению XI давление при плотности заря-
жания Д = Г названо Вертело удельным давлением в. в.
Уравнение XI дает достаточно согласованные с данными опыт-
ных определений величины давлений, .развиваемых в. в: при
различных плотностях заряжания только в том случае, если
расчет ведется для давлений относительно небольших (в сред-
нем до давлений в 4 000 ат).
При одень больших давлениях величина коволюма для
газообразных продуктов разложения должна быть взята
несколько меньшей и поэтому без внесения такой по-
правки уравнение XI дает значения давлений, большие дей-
ствительных. , .
Применим уравнение XI к решению нескольких практических
задач.
1. Определить в кг)см3 и в атмосферах давлейие, развива-
. емое тэном при платности заряжания Д = 0,5.
Уравнение разложения тэна и значениеV0,t—объема газооб-
разных • продуктов разложения 1 кг тэна при 0° и 760 мм
давления, а также Т — температуры взрыва в градусах абсолют-
ной шкалы—были определены ранее (§§ 35 и 40).
Беря в уравнении XI Р„ — 760 мм — 1,0333 «г/сж, УО.А = 780,4 л
и следовательно коволЮм а = 0,001 • 780,4 =' 0,7804 л,Т= 4322°,
Д = 0,5, имеем при расчете давлейия в яг/слЛ • .' ч
р _ 780,4 1,0333 4322 0,5 _
0 -273 , 1 — 0,5 • 0,7804 ~
= 12 760 • 0,82 = 10 463. кг/см2 ‘ .
127
DL Scientific Heritage of Russia
I
Вычисляя значение Ро в атмосферах, получаем:
780,4 -,1ат • 4322 0,5 , _
Г ~ ' 273 v ‘ 1—0,5 • 0,7804
= Г2 355 • 0,82 = 10131 ат
2. Определить в кг/см2 давление,ч развиваемое при взрыве
аммонитом № 2 состава: аммонийной''селитры 83%, тола 17%-,
при плотностях заряжания Д = 0,5и Д=1.
Реакция разложения этого аммонала и значения V<,,& — объ-
ема газообразных продуктов разложения 1 кг этого в. в. и тем- :
пературы взрыва были указаны ранее (§ 35). ,
Беря в уравнении XI Ро — 760мм= 1,0333 кг/см*; Vo.t =910,65 л
и следовательно коволюм <х = 0,001 • 910,65 = 0,91065 л и Т=
= 2898°, имеем:
1) для плотности заряжания Д = 0,5:
< 1,0333 910,65-2898 0,5 _
273 . ‘ 1—0,5-0,91065
= 9 989 - 0,92=9190 кг\см2 ' ’ "
• * • • • ’
2) при плотности заряжания Д = 1: - .
р 1,0333 • 910,65 • 2898. 1
273; \ 1-1-0,91065
. ' =9989-11,19 = 111777 мг/си2
. * . •
Из сопоставления величин давления'для плотностей' заряжа-
ния Д = 0,5 и Д = 1 видим, что в данном случае увеличение плотно-
сти заряжания вдвое вызвало возрастание давления в 12 раз.
3. Определить в кг/см* давление, развиваемое нитроглицерином
при плотности заряжания Д = 0,5. Температура взрыва нитрогли-.
церина поКастуТ=4523°. Реакция разложения й Значение' V0,k
для'1 кг нитроглицерина были приведены ранее (§ 35).
Беря в уравнении Рэ = 76(}лш= 1,0333 кг/см2-, V0,k = 716л
и следовательно коволюм а =0,001 716 = 0f716 л и Т=4523°
имеем для Д = 0,5: - •
р ' 1,0333 • 716 • 4523 0,5 1 '
' 273 ’ 1-0,5 -0,716- ' . _
= 12 257 • 0,778 = 9 536
4. В качестве примера расчета давления для веществ, заклю-
чающих в продуктах разложения помимо газообразных и твердые
вещества, может быть взят аммонал № 1 с толом и алюминием,
реакция разложения которого указывалась ранее (§ 35).
Допустим, что требуется определить в кг/см2 давление для
'этого в. в. при плотности заряжания Д = 1.
128
DL Scientific Heritage of Russia
Из уравнения разложения-следует, что в данном случае для
расчета величин давления необходимо пользоваться уравнением:
' Р ~V Т А 4
где а' — объем негазообразных про-
дуктов разложения по расчету на 1 кг в. в.
Определяя а' из уравнения •
273
__________1 000 п Р2______
— тгМг -J- тгМг + »i3M3 -f-
и беря и = 5,4; Т7„.= 0,026 л (см. таблицу на стр. 127);* тг= 1»
= 13,377; т3=2',7; = 10,8; Mi = 227; М2=80; Мъ = 12; М4=27’
имеем: •
, 1 000-5,4-0,026 1000 5,4 • 0,026
“ — 227+13,377-80 + 2,7 •124-10,8-27 1621,16
= 0,087 л
Как было определено ранее, 70лДля этого аммонала равен744,5л,
поэтому коволюм а' равен 0,001 -744,5 = 0,7445 л, следовательно
+«' = 0,7445 + 0,087 = 0,8315 -л. .. ".
Для определения Р необходимо, предварительно рассчитать
температуру взрыва Т. Т определяется по формуле, вывод которой
был уже дан ранее;
+ 273
* • * JLj е •
Для нахождения Т необходимо определить А; В и Q,mS-
1) Определение А. Руководствуясь изложенными ранее
правилами, находим:
Д=.6,5а! + 3,2а.,+ 13,731 а3 + 15,523 а4 + 14,877 а5’+ 5,4 а6
беря табличные значения для (tlt а9, а^, ai} «5 и а6, имеем:
А = 6,5 • 9,0 +'3,2 • 4,97 + 13,731 • 4,0 + 15,523 • 4,97 +
+ 14,877’• 4,97 + 5,4 -22,4 = 401,38 м. кал '
2) Определение В.
В = 6,5 + 3,2&2 +13,731 Z>3 + 15,523 5, + 14,877 Ъ6 . .
беря .табличные значения для &t, Ъ2, Ъ3, Ъ1-и ЪЛ> имеем:
Д=6,5 -0,00058+3,2 -’0,00017+13,731 - 0,00215+.15,523 • 0,00017 +
• . +14,877 - 0,00017=0,039 м. кал
3) Определение Согласно ранее изложенным пра-
вилам находим: х . '
Qmv = «1-^1 + п2^2 -Нз-^з + niNi — т1^1 — ,n2-^2 4- 0,5725 Мй
подставляя в это уравнение соответствующие значения указан-
ных в правой части уравнения” величин, имеем:
’Qm0=6,5-94,3 + 26,1-3,2+13,731- 58,3 +5,4-385,6+ 0,5725 - ‘
• 53,831—1 • 29,3—13,377 - 88,6 = 3 610,05-1 214,50 = 2395,55 б. кал
9 -Н. А. Соколов. Курс теории взрывчатых веществ •, *' 129
DL Scientific Heritage of Russia
Беря найденные значения А, В и $иг, определяем t:
—401,384-/4 000 0,039 - 2395,55-j-(401,38 4- 30 • 0,039р
. 2.0,039 " ' -
— 401,38 + /373 705,84-1620463 -401,384-/535 752,3
— 2-0,039 • . 0,078
73,951—401,38 303,57 _ ,
“ 0,078 0,078
откуда
7^4-273 = 3892 4-273 = 4165°
Беря в уравнении для Р найденные значения Т- и а, находим
для плотности заряжания А=1:
р_ 1,0333-74'4,5-4 165 .1
-273 ‘ 1-0,8315-1 ~
= 11 732 • 5,935 === 69 629 кг/см2
Если рассчитать величину давления для какой-нибудь другой:
меньшей плотности заряжания, например для Л = 0,5, получим,
. р 1,0333 • 744,5 • 4 165 ' 0,5 _
273 ' ‘ 1'—0,5 •• 0,8315 i
= И 732 • 0,86 = 10090 кг [см2
Таким образом в этом случае уменьшение плотности, заряжа-
ния вдвое дало значительное уменьшение давления — с 69 629 до
10090 кг/сж2. ,
•
§ 42. Опытное определение давления при взрыве
* . • • •
Современная методика определения давления при взрыве
опытным путем достаточно хорошо разработана и позволяет •
достигать точности измерений вполне практически достаточной.
Опытное определение величины давления, развиваемого
газообразными продуктами разложения в. в. при взрыве
заряда в. в. в каком-либо замкнутом пространстве, дает,-
величины давлений, несколько меньшие теоретически,
рассчитанных, по следующей причине.
Максимум давления при взрыве был бы достигнут в том
случае, если бы все выделившееся при взрывчатом разложении
в. в. тепло полностью пошло на нагревание продуктов взрыв-
чатого разложения. Это требование в практических условиях.
не может быть полностью соблюдено, так как оболочки, в которых
происходит разложение в. в.,- всегда в большей или меньшей
мере теплопроводны, и следовательно практически н’евозможйо
избежать потерь тепла на нагревание окружающей заряд среды.
Понятно поэтому, что величина опытно определенного дав-
ления тем более будет приближаться к теоретически рас-
130
• • ч
DL Scientific Heritage of Russia
Рис. 7. Манометрическая бомба.
считанной,'чем с большей быстротой происходит разло-
жение, в. в., так как .в этом случае потери тепла на нагревание
среды (оболочки) будут меньшими.
* Опытное определение давления может вестись пр двум
методам,, из которых первый—статический—основан на из-
мерении некоторой силы, способной уравновесить давле-
ние продуктов .разложения в. в. в данный момент; второй—
динамический—основан на измерении скорости,- при-
обретаемой каким-либо известной массы тяжелым телом
вследствие оказываемого на него давления газробраз-
.-•ными продуктами взрывчатого разложения.
Общепринятый способ определения давления видно-
метрической, бомбочке основан на методе статического
•определения давления.
Основная идея этого способа такова: давление газообразных
продуктов разложения при взрывании навески в. в. в камере сталь-
ной бомбы передается на
особый медный цйлинд-
.рик-крешер, помещенный
в той же; бомбе;. зная по
данным предварительных
опытов, какие давления
необходимы для обжатия
крешера до той или иной
величины, и наблюдая ве-
личину обжатия, -достигнутую в условиях данного опыта, опре-
деляют, .пользуясь особыми таблицами, величину развитого газами
.при взрыве давления.
Устройство Наиболее часто применяющейся манометрической
бомбочки Сарро и Вьеля следующее (рис. 7).
Корпус бомбочки Т—толстостенный стальной цилиндр, изго-
товленный из нескольки\с слоев специальной стали. По оси ци-
линдра’ выделан цилиндрический канал А, имеющий в центре
бомбочки диаметр, равный приблизительно 0,35 диаметра бомбочки,
и несколько больший диаметр к концам-. Оба конца указанного
канала снабжены нарезками, служащими для ввинчивания сталь-
ных пробок и Р2. Пробка ймеет.по оси цилиндрический
канал, в котором может свободно двигаться точно пришлифо-
ванный, сделанный из. закаленной стали поршень р. Наружный
конец D -этого поршня, помещающийся в расширенной части
указанного цилиндрического канала пробки Р2, снабжен голов-
кой (на рисунке не показана), свободно двигающейся в специ-
альном вырезе в стенке пробки. Головка Рг имеет особое сталь-
ное Перо, выходящее наружу из тела пробки; назначение этого
пера будет указано ниже. Наружный широкий конец выреза
в пробке Р2 имеет нарезку для ввинчивания закрывающей канал
пробки Н. Между пробкой Н и концом поршня!) помещается
крешерный цилиндрик К, сделанный из красной меДи. Обычные
размеры его: высота 13 мм, дйамётр 8 мм. Крешерный цилиндрик
- 131
DL Scientific heritage of Russia . t •
при установке его в канал пробки В тщательно центрируется
при • помощи каучукового кольца. Как видно на рис. 7,
внутренний конец пробки Р? несколько скошен на конус; это
сделано с той целью, чтобы при завинчивании пробки она
могла наиболее плотно прилегать к телу бомбочки. Медные
обтюраторы О и 02 служат для той же цели:—достижения наи-
большей герметичности.
Вторая пробка Ру имеет в центре также «цилиндрический
канал для пропуска тонкого стального запального стержня изо-
лированного от тела пробки Рг слоем лака или коллодиума. Этрт.
стержень снабжен на внутреннем конце конусовидной головкой,
помещающейся в соответствующем вырезе-пробки 1\. При взрыве
заряда в камере А давлением газов указанный конус вдавливается
в назначенный для него вырез. Это приспособление и обтюра-
торы Oj и обеспечивают герметичность бомбочки со стороны
пробки .
Для воспламенения заряда служит следующее устройство.
Между двумя стерженьками, из которых один укреплен на ука-
занной конусовидной головке запального стержня, а. другой—на
теле пробки Р1? натянута тонкая платиновая проволочка,накали-
ваемая электрическим током, проходящим от. одного полюса ис-
точника тока через тело 'бомбочки, один из етержедьков, плати-
новую проволочку, второй стерженек и с запальный стержень ко
второму полюсу. Накаливающаяся при прохождении тока плати-
новая проволочка воспламеняет обертывающую ее пироксилино-
вую ватку и дополнительный запальный состав (пироксилиновая
мезга, пороховая мякоть), что и вызывает воспламенение поме-
щенного в камере А А заряда в/ в. /
Примечание. Манок*е1рические бомбы конечно не являются абсолютно
точными приборами, ^ействиюльно. конструкция этих приборов не учитывает
ряда моментов; существенных для точности определений:различия сопротивлений
меди (крешера) .при*медленных и быстрые деформациях, значение инерции-дви-
жущегося поршня и т. д. С точки зрения устранения этих дефектов несомнен-
но пенным яЕляется предлсжеьие применить для измерения, давлений в мано-
метрических бомбах пружинные динамометры (бомбы Петевеля и Шмица).
Емкость камеры бомбочки Сарро и Вьеля обычно неболь-
шая—около 22 слг8, но бывают бомбочки и больших емкостей..
Навеску в. в. берут по расчету получения максимальных давле-
ний. н!е больше о5С0—4ССО ат.
Определение давления ведется следующим рбразом.
Предварительно ввинчивается запальная пробка с изоли-
рованным заранее запальным стержнем и с воспламенительным
составом на платиновом мостике. После’ этого вводят внутрь бом-
бочки навеску в. в. и затем уже ввинчивают пробку Р2 с зара-
нее установленным крешерным цилиндриком. Снаряженная бом-
бочка закрепляется в горизонтальном положении на массивном
стальном фундаменте. После 'этого соединяют запальный, стер-
жень и корпус бомбочки с полюсами гальванической батареи
или иного источника тока и замыкают цепь. После1 взрыва, дав.
газообразным продуктам разложения охладиться в течение 30—40
132 •• * ’ 1 •
DL Scientific Heritage of Russia . • *
минут, свинчивают с запального стержня маленькую эбонитовую
гаечку р (назначение которой —не давать стержню продвинуться
внутрь бомбочки) и затем ввинчивают в пробку Рх особый кран
1 для впуска газов. Входя в тело в пробки Р,. кран I надавли-
вает на запальный стержень, продвигает его внутрь бом-
бочки, вследствие чего газообразные продукты разложения по-
лучают выход через канал для запального стержня. В том
случае, когда необходимо измерить объем гфоиги произвести их
анализ, кран 1 соединяется с газометром. Выпустив газы, развин-
чивают затем пробку Р2, вынимают крешерный цилиндрик и с по-
мощью микрометра измеряют его высоту. По величине достигну-
того сжатия определяют величину давления при взрыве.
Точность определений давления в манометрической бомбочке
в значительной мере зависит от тщательности изготовления кре-
шерных цилиндриков: они должны быть изготовлены из металла
вполне однородного по строению—большие партии обыкновенно
заготовляются из цилиндрических прутьев чистой меди, предва-
рительно отожженных. Цилиндрики требуют тщательной кали-
бровки. Каждая-партия цилиндриков снабжаетсятаражнойтаблицей,
в которой занесены величины сжатия цилиндриков или же остаю-.
щихся высот их, соответствующие различным давлениям. Тараж
цилиндриков производят обыкновенно под гидравлическим прессом.
Вопрос о возможности оценки развиваемого при взрыве
давления по величине обжатия крешерных Цилиндриков в теоре-
тическом отношении является чрезвычайно сложным. Не остана-
вливаясь на деталях этого «вопроса, излагаемых в так называемой
теории- действия крешера, укажем только на некоторые конечные
выводы, важные при практической работе с манометрической
бомбочкой. • '
Установлено, что степень обжатия крешерного цилиндрика
давлением газообразных продуктов разложения в. в. в значитель-
ной мере при.том же максимуме давления зависит от скорости
нарастания давления и массы поршня: чем быстрее идет нараста-
ние давления и чем больше масса поршня, тем в большей'мере
полученное обжатие*’крешера будет отличаться от данных пред-
варительного обжатия для такого же по величине давления; наобо-
рот,—чем медленнее идет нарастание давле’ния и чем меньше
масса поршня, тем в большей мере условия обжатия цилиндрика
при взрыве соответствуют условиям рбжатйя его под прессом.
Эта зависимость приводит к необходимости следующего пра-
вила пользования таражными таблицами: . •
а) для прогрессивно сгорающих в. в. необходимо брать в та-
ражной таблице значение давления, отвечаю цее фткгически уста-
новленному в условиях опыта обжатия цилиндрика;
. б) для .веществ, скорость разложения которых настолько
высока, что обжатие Црешерного цилиндрика происходит почти
. мгновенно, необходимо для, расчета давления по гаражной
таблице брать только половинную величину полученного при
опыте обжатия. • ‘
•• ‘133
D> Scientific Heritage of Russia* * . ' • ' .
Принадлежность в. в. к первой или второй группе опре-
•’ деляется по величине отношения промежутка времени, необхо-.
димого в условиях опыта для достижения максимума давления
(определяется по кривым давления), к промежутку времени, необ-
ходимому для обжатия -крешера - до. той же величины постоян-
ной силой, не сообщающей ему начальной скорости (зависит от
массы поршня). Если это отношение, рассчитанное по особым
правилам, оказывается равным или большим 2, в. в. относят
к первой группе, если же* оно близко к 0—ко второй группе.
При промежуточных значениях этого отношения для данного в.
изменяют таким образом условия опыта (вес поршня), чтобы это
отношение стало близким к 0 или 2.
Для определения давления,, развиваемого при взрыве газо-
образными продуктами разложения бризантных в. в., при их
детонации пользуются бомбами особо прочной конструкции и боль-
шой емкости. Из таких бомб наиболее часто применяется так
называемый друкмессер Б и хе л я. .Эта бомба имеет емкость
до 20 л и представляет собой толстостенный стальной цилиндр,
закрываемый с обоих концов прочными крышками на болтах.
Бомба перед взрывом прочно закрепляется на особом каменном'
фундаменте. В такой бомбе может быть безопасно взорвано*
от 100 до 300 а в. в. • —
Результаты определений давления в маноме-
трических бомбах мо-гут удобно быть использо-
ваны для расчета главнейших характеристик в. в.
Действительно, если нами определены для данного в. в. давле-
ния: при плотности заряжания Дх и Р2—-шри плотности за-
ряжания Д2, то из системы уравнений:
легко могут быть определены .неизвестные f и а. Определив же;
эти величины, легко рассчитать и и Т, так как:
Vo=1000a и‘Т=-|^ЦД
При пользовании манометрическими бомбами опыты необхо-
димо вести при относительно небольших плотностях заряжания^
так как в противном случае могут быть достигнуты такие высо-
кие давления, которых не выдержат стенки бомб. Поэтому для-
определения давлений, развиваемых при взрыве в. в. при больших*
плотностях заряжания, в частности при взрыве в. в. в его соб-
ственном объеме, были предложены другие* способы. .Из них*
наиболее известен способ Аббота, в основу которого положен
следующий принцип. Заряд в. в. помещался в центре>массивного
железного кольца, снабженного несколькими крещерными -аппа-
ратами с поршнями, обращенными к центру кольца. При помощи-
особых приспособлений весь прибор помещался в воду на’извест-.
ную глубину и затем, производился взрыв заряда электрически^
134 ' . • •
Di. Scxefttific Heritage of Russia
Развивающееся при взрыве заряда давление.-передавалось через *
воду поршням крешеров, а через них свинцовым крешерным
цилиндрикам. Цилиндрики предварительно тарировались ударами
особого маятника; По величине обжатия цилиндрика рассчиты-
валось давление при взрыве. Этот способ был изменен и усовер-
шенствован Чел ь цо вы м* заменившим свинцовые кр^шерные
цилиндрики медными. Способ „кольца Аббота" дает4 величины
давлений, значительно отличающиеся от рассчитанных'теорети-
чески для тех же плотностей. По некоторым соображениям сле-
дует считать, что показания этого способа вообще ниже дейст-
вительных величйн давлений.
Близким по идее к спосо.бу Аббота является способ Блох-
мана, отличающийся большей точностью. Прибор Блохмана
для подводных взры-
вов снабжен особыми
приспособлениями,вы-
черчивающими кривые
давления. Пользуясь
прибором рлохмана,
было найдено, что при
подводных взрывах на- Рис. 8. Бомба Сарро с регистрирующим
блюдаются два макси- приспособлением.
мума давления: первый
максимум определяется ударным давлением, переданным через
воду газообразными продуктами разложения в. в., второй макси-
мум вызывается движением вбды, вызванным расширением газо-
образных продуктов разложения в. в. . .
Для более подробной характеристики в. в. важно знать не
только величиру развиваемого при взрыве давления, но и харак-
тер и скорость нарастания этого давления. Поэтому манометри-
ческие бомбы снабжаются особыми приспособлениями, регистри-
рующими весь ход нарастания давлений. В бомбе Cajppo иВьеля
эти приспособления имеют следующее устройство (рис. 8).
Как4уже было указано, головка поршня снабжена особым
выходящим- наружу из пробки стальным пером. Это перо во
время опыта своим заостренным, концом касается вращающегося
барабана, покрытого закопченной бумагой. При • неподвижном
положений поршня перо чертит на бумаге окружность,' при дви--
жении же поршня в момент взрыва под давлением образующихся
в камере бомбы газов перо чертит некоторую кривую, изобра-
жающую ход обжатия крешернОго цилиндрика. По окончании
движения поршня перо вИЬвь чертит на бумаге’ окружность. Если
снять бумагу с барабана и. разверь^ть ее, мы будем иметь две
прямые, между которыми находится кривая обжатия-креШерного
цилиндрика. Расстояние между .прямыми линиями при данной
скорости вращения барабана определяет общую продолжитель-
ность нарастания давления. Большая или меньшая крутизна кривой
характеризует скорость царастация давления. Для точного опре-
деления продолжительности обжатия у конца'вращающегося бара-
135
DL Scientific Heritage of Russia
бана устанавливается камертон, приводимый в колебание помощью
электромагнитов. К концу одной из ветвей камертона прикреплено
тонкое стальное перо. Взаимное расположение камертона- и бара-
бана таково, что перо камертона касается бумаги барабана только
в течение очень небольшого промежутка времени в момент взрыва.
Камертон при этом вычерчивает на закопченной бумаге синусоиду.
Зная число простых колебаний камертона в одну секунду, опре-
^ляют продолжительность времени движения поршня манометри-
ческой бомбы следующим образом: по окончании опыта измеряют,
пользуясь компаратором, рас-
стояние между началом и
концом кривой обжатия кре-
шерного цилиндрика, а также
длину полуволны синусоиды.
Частное от* деления первой
величины на втбрую дает число
простых колебаний, сделанных
камертоном, за промежуток
времени, в течение которого
перо поршня перешло из на-
чального положения в конеч-
ное. Если, число простых
колебаний, даваемых камерто-
ном в одну секунду, равно' т,
то каждая полуволна сину-
Рис. 9. Кривые давлений.
соиды вычерчивается за промежуток времени, равный l:zn
секунд;.если нами было установлено, что за период движения
поршня камертон сделал п простых колебаний, то очевидно, что
продолжительность движения цоршня, т. е. продолжительность
обжатия крешера будет равна п\т секунд.
Изучение кривых давления имеет большое значение, так
как математический.анализ их позволяет- установить закон нара-
станий давлений при . горении в. в. в замкнутом пространстве.
Знание закона нарастания давлений-особенноважно для условий
практического применения порохов. На рис. 9 даны полученные,
таким образом кривые давлений для дымного пороха, динамита
и пироксилина.', к i • • •
Из ближайших выводов, которые были сделаны на основе
изучения кривых давления, упомянем-о следующем: установлено,
что уплотнение в. в. вообще изменяет продолжительность на-
растания давления, но в разной мере#для различных в. в. Так
установлено, что "при увеличении плотности прессования дым-
ного пороха скорость нарастания давления изменяется весьма
значительно, в то же время даже значительные уплотнения нит-
роклетчатки ,менее сказываются на скорости нарастания давле-
ний. Математическое исследование кривых давления дает воз-
можность определить также так называемый закон изменения
элементарных (истинных) скоростей горения в. в. в зависимости от
давления, которое имеет- чрезвычайное значение в пороходелйи.
136 >
DL Scientific Heritage of Russia
Кирхнером для измерения нарастания давления предло-
жен оптический индикатор, действие которого основано на прин-
ципе и/герфереации, именно: получающиеся в местах соприкос-
новения стеклянных линз кольца -Ньютона увеличивают или
уменьшают свой диаметр при изменении степени сжатия линз
под влиянием роста или уменьшения давления на линзы. Изме-
нение диаметра колец фиксируется фотографическим методом.
В ближайшее время очевидно войдут в практику так назы-
ваемые пиэзометрические способы измерения давления, осно-
ванные на • изменении электропроводности и сопротивления тел
в зависимости от величины давления, под которым они нахо-
дятся. Наиболее технически подходящим считается измерять
изменение электропроводности кварцевых пластинок или со-
противления никелиновых проволок.
Вопросы для повторения ч
1. Что называется газовой постоянной? В каких единицах измеряется газо-
вая постоянная?
2. Что Называется коволюмом? Чему равна величина коволюма для газообраз-
ных продуктов разложения в. в.?
3. Чему равен эффективный объем газов, взрыва в случае наличия в про-
дукта; разложения в. в. твердых веществ? .
4. Как рассчитывается объем твердого остатка в продуктах разложения в. в.?
5. Каким уравнением связана величина давления при взрыве с величинами
газовой постоянной, температуры взрыва, плотности заряжания и коволюма?' •
6. Что называется силой в. в.? В каких единицах она измеряется?
7. Определить давление,, развиваемое при взрыве гремучей ртутью, разлага-
ющейся по уравнению: HgCoN^ = Hg 4- 2СО + N2 + Q.nw б. кал при плотности
заряжания 4. * . .
8. Опишите устройство манометрической бомбы Саррой Вьеля и способ
работы с ней.
9. Какое назначение имеют гаражные таблицы и как они составлены?
10. Каким приспособлением снабжена бомба С а р р о и В ь е л я-для учета
времени нарастания давления при взрыве?
11. Как-составляются кривые давления и как ^едется их изучение?
12. Можно ли по кривым давления судить о степени бризантности в. в.?
. § 43. Анализ уравнения давления
Анализируя уравнение Абеля для вычисления давления:
' ' 273 "-1—аД ' 1—аД
(XI)
в котором, как указывалось:!) f — сила в. в. = ВТ и 2) а= а,-}- а',
.причем а, — коволюм 'газообразных-продуктов разложения 1 кг
-данного в. в., равный 0 001 70, а а' — объем негазообразных про-
дуктов' разложения для 1 кг данного в., можно установить
следующее.
Преобразуя вышеуказанное уравнение, имеем:
\ Т — ссД
1Q7
DL Scientific Heritage of Russia * ’ . , t . avi
Следовательно:
1. Сила в. в. может быть условно рассчитан^ по ве-
личине давления, развиваемого в-, в. при взрыве.^
2. Сила в. в. условно может быть принята равной
давлению, развитому в. в. при взрыве, в том случае, когда
• х _ад _ '
Д 1
Преобразуя это выражение, имеем:
= 1; 1 - аД = Д; 1 = Д (1 + а); у-= 14-а =-И
< о
Так как-у-,= 7.—объему, занимаемому газообразными про-
дуктами разложения 1 кг в. в. в момент взрыва, а этот объем прак-
тически равен объему зарядной*камеры, в которой был помещен
1-кг заряд данного в. в., можно сделать следующий вывод. • Q
Сила в. в. может быть условно принята равной дав-
лению, разви-ваемому при взрыве, в том случае, 'если
единица веса в.-в. (1 кг) взрывается в объеме, равном
единице объема (1 л), увеличенному на коволюм.
Например для нитроглицерина f=P, если 1 кг нитроглице*.
рина взрывается в объеме, равном.
7=1 4-0,0017о=14-0,001 -716 = 1,716 л .
Примечание. Отмечаемая в пп. 1 и 2 условность возможности выраже-
ния силы в. в. в единицах давления всегда должна .учитываться. Неточный,
но принятый большинством авторов расчет силы в. в. в единица! давления
нами сохраняется лишь потому,, что фактически при оценке в. в. „сила в. в.“
имеет исключительно характер сравнительного показателя и поэтому неточность,
выбора единиц для ее измерения не имеет большого практического значения.
3. Из- двух в. в., взятых.^при одной и той же плот-
ности заряжания, то в. в. разовьет при взрыве’ большее
давление, у которого и сила и коволюм большие.
Действительно-, из уравнения XI видно, что Р будет увели-
• । Д
чиваться как с увеличением f, так .и с увеличением -у—по-,
следнее же будет иметь место в том случае, если уменьшается
величина 1 •— аД, что при данной плотности заряжания случится
тогда, когда увеличится а.
Так как 1) величина f зависит от Vo и Т, из которых, как
нам уже известно, Vo зависит от состава продуктов разложе-*
ния, а Т— также и от их теплоемкости и количества тепла, вы-
деляемого при взрыве, 2) величина а, как указано, равна
а'4-0,001 Ео, т. е. также зависит преимущественно от Vo, то мы
можем указанное выше положений формулировать и’ иначе:
138 ' ’ ••
DL Scientific Heritage of Russia
При одинаковых плотностях заряжания из двух
сравниваемых в. в. то в. в. разовьет большее давление»
котор* *ое по расчету на \кг даст больший объем газо-
образных продуктов разложения, теплоемкость продук-
тов, разложения которого, будет меньшая и количество-
выделенного при разложении тепла большее.
4. Если у двух сравниваемых в. в. соотношение сил
и коволюма каково, что
• * * *
; . Д > Д и в то же время < а2
как например у нитроглицерина и аммонийной селитры, то, как
может быть. поверено расчетохм, до некоторой величины
плотности заряжания большее давление будет разви-
вать то в. в., у которого большая сила, а при плотностях
^заряжания, высших- указанной предельной плотности
заряжания, большее давление даст то в. в., у которого
величина коволюма большая.
- Указанная предельная плотность -заряжания может быть при
этом определена по уравнению: t
’ д _, Л-Ае
Пример. В разобранных ранее расчетах давлений, развива-
емых аммонитом №2 состава: аммонийной селитры 83%, тола 17%,
и аммонала №1 состава: аммонийной селитры 66%', тротила 14%,
ут;ля 2%,’ алюминия .18%, были найдены такие значения / и а:
для аммонита № 2: ^ = 9 989 -
at=0,91065
• • • • •
для .аммонала № 1: /2=* 11 732
• ‘ ’ .! «2=0,8315 „
• •
По этим данным можно, руководствуясь ’ сказанным, сделать
вывод, что аммоналом № 1 до, некоторой плотности заряжания:
%
Q Q8Q П 83!S ~ ~ 0,74 (бе₽Я абсолютное зна’
II / о2 • U,yiUOD—г У УоУ • и,оо10
чение) будет при прочих равных условиях развиваться большее
давление, чем аммонитом № 2,'а при плотности заряжания
4 • 40>0,74 . . ’
• • •
будут развиваться давления большие аммонитом № 2. ...
5. Из уравнения Р= следует, что давление, развит
ваемое газообразными продуктами разложения в. в., рас-
тет соответственно увеличению плотности заряжания,
18»
DL Scientific ’Heritage of Russia
так как при этом знаменатель'дроби становится-меньшим и еле
f-Д
довательно величина дроби - _~a£ большей-.
В том случае, когда
1 — аД = О, или Д = —, или — = а
а Д
знаменатель дроби в- формуле для Р становится равны-м 0 и сле-
довательно
/• Д
О
Указанные выше условия для достижения бесконечно-боль-
ших давлений могут быть формулированы следующим образом:
а) давление при взрыве становится бесконечно-большим, -
когда'плотность заряжания равна (или больше) величине/
обратной коволюму, и б) давлеь-ие при взрыве стано-
вится бесконечно большим, когда минимальный объем
продуктов взрыва 1 кг в. в., т. е. сумма обьема твердых
продуктов разложения и коволюма газообразных, равна-
(или больше) объему, в котором они образовались в мо-
мент взрыва, т. е. объему зарядной камеры.
Пример. Ранее было на-йденО:
1) для 1кг тэна 70 = 780,4 л и«-=
2) для 1 кг аммонала № 1. Уо
=0,7445 -)-0,087 = 0,8315 л (0,087 — объем твердых продуктов).
По этим величинам могут быть рассчитаны необходимые
для развития указанными в. в. бесконечно-болырих давлений
условия: • ' ' , .
а) Для тэна бескояечнр-большое давление будет достигнуто,
когда 1 кг тэна будет взор_ван в объеме, равном 0,7804 л, или
когда плотность заряжания для 1 кг равна - — 1,28. .
0) Для аммонала № 1 бесконечно^большое давление будет
достигнуто, когда 1 кг этого в. в. будет взорван в объеме, рав-
ном 0,8312 л, или когда плотность заряжания аммонала для 1 кг
равна "0Д315
Если пользоваться- указанной выше формулой' для расчета
давлений в том случае, когда мы получим отрицатель-
ные значения для величин давления.' Поэтому указанная, формула
очевидно непригодна для расчета давлений при таких плотностях
'заряжаний. Очевидно также, что эта неприменимость данной
формулы для больших ‘плотностей заряжания зависит от ее
неточности, в основном сводящейся к тому, что ею не учи-
140
DL Scientific Heritage of Russia _ - . 1
0;001 -780,4 = 0,7804;
=744,5 Л и а = а14
1,20.
тывается прогрессивное уменьшение величины а при увели-
чении давлений, что несомненно, должно иметь место в условиях
взрыва.
Приведенная зависимость давления от коволюма («!-{-
а') в. в. говорит о возможности разрушения при взрыве
в. в., взятого при некоторой определенной плотности за-
ряжания, даже наиболее прочных оболочек: сопротивление
оболочек на разрыв, растет лишь до известного предела, следо-
вательно не существует оболочек, способных выдерживать неопре-
деленно больщие давления. При разложении в. в. может оказаться,
что -минимальный объем продуктов взрыва, т. е. («j-J-a') w литров
будет большим, чем объем оболочки, в которой происходило раз-
ложение в. в., в таком случае следовательно она должна была бы
заполниться несж-имающимся веществом с большим объемом;
так как такое условие не может быть соблюдено, оболочка, какой
бы прочностью она ни обладала, должна обязательно разорваться.
Сказанное можно пояснить следующим расчетом.
При разложении нитроглицерина по уравнению:
СзН5(ОКОг)з = ЗСО2 -f- 2,5 Hs01,5 N2-j-0,25 02-}-Qms б. кал
наибольшая плотность заряжания равна -плотности нитроглице-
рина 1,6 и следовательно граммолекула нитроглицерина должна
занимать минимальный объем, .равный 227 (молекулярный вес
нитроглицерина) : 1,6 (плотность нитроглицерина) = 141,8 см3.
Если допустить,-что продукты разложения нитроглицерина—
углекислота, пары воды, азот и кислород — под влиянием раз-
витого при взрыве чрезвычайно высокого давления перешли в
жидкое состояние, они должны были бы занять объем, равный
3 44 . 2,5-18 . 1,5 -28 . 0,25 -32 .
-ад- + ’-Щ-+“Ж?+=25019 “ •
где 0,9 — плотность жидкой углекислоты, 0,8 — плотность жидкого
азота, 1,2 — плотность жидкого кислорода.
Объем-продуктов взрыва нитроглицерина следовательно даже
при ажижёнии их больше объема самого в. в. в 250,9:141,8= 1,77 раза.
Если принять, что жидкости абсолютно несжимаемы, ука-
занное увеличение объема должно создать бесконечно-большое
давление продуктов, взрыва на оболочку, которая поэтому дол-
жна обязательно разорваться.
В действительности величина развиваемого при взрыве
давления имеет некоторое конечное значение, так'как
продукты-взрыва при высоких давлениях обладают неког
торой сжимаемостью. Все же величина развиваемых давлений
при некоторых плотностях заряжания в. в. должна считаться
исключительно высокой, достаточной для разрушения оболочек
любой возможной прочности.
Крайне высокие давления легче.всего могут быть достигнуты
при применении таких* в. в., которые полностью могут занимать
предоставленную им оболочку—например залитых в оболочки
' - ’
DL Scientific Heritage of Russia
плавленых в. в.: в этом случае плотность заряжания равна плот-
ности самого в. в., так как никаких’ промежутков между части-
цами вещества и между ними и оболочкой при правильной за-
ливке может не быть. При применении веществ в порошко-
образном (кристаллическом) состоянии достижимая плотность
заряжания определяется степенью спрессования вещества; в этом
случае также могут быть для многих в. в. легко достигнуты плот-
ности заряжания, достаточные для развития при взрыве бесконечно-
больших давлений. При применении в. в. в зерненном состоянии
(например дымный порох) плотность заряжания практически не
может быть большей гравиметрической плотности, следовательно
.возможность достижения плотностей заряжания, .достаточных для
“развития бесконечно-больших'давлений, здесь, вообще говоря,
ограничена. •
. ; Вопросы для повторения
1. В каком случае значение силы в. й. по абсолютной величине равно дав-
лению, развитому при взрыве?
21 Каковы соотношения давлений при различных плотностях заряжания
у в. в., имеющих /*,> и
3. Каковы условия для достижения бесконечно-больших давлений при
«взрыве, и как эти условия определяются математически?
4. При какой плотности заряжания аммонит № 2 разовьет бесконечно-бол ь-
Аюе давление (уравнение разложения этого аммонита см. в § 35)?
• •
£)ТДЕЛ XI ’
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ ДЕТОНАЦИИ4 В. В..
• §44 ' '
’Определение скорости детонации в. в.- — одной из главнейших
характеризующая в. в. величин — расчетом в достаточной мере
€ще не проработано: опытные данные и результаты вычислений-
скорости детонации не отличаются согласованностью.
Из формул, предложенных для -расчета скорости детонации,
здесь приводим только одну. *
Считая, что порядок скорости распространения детонации
в жидких и твердых в. в. таков же, как и порядок распростра-
нения- скорости звука, допускают возможность применения для
расчета, скорости детонации в., в. при высоких плотностях фор-
мулы Лапласа для- скорости .распространения звука в газах:
где £ —отношение теплоемкости газов при постоянном давлении
к ‘ теплоемкости при постоянном объеме (для постоянны^ газов
£ = 1,41), Е—упругость среды (газа)шри постоянной температуре
и а — плотность' среды. \ '
Применяя предложенное Клаузиусом выражение для упругости
жидких веществ при высокой температуре к газам взрыЬа, являю-
DL^Mentific Heritage of Russia , •
щимся средой большой, плотности и йысоких температур, полу-'
чают в окончательном виде следующее выражение для скорости
детонации: ’ •
V = ?/" 100 _ 101/^7
. |/ (1— а Д)2 1—аД
где f—сила в. в. в кг/см2, а — коволюм и Л—плотность заряжания.
Вычисление по этой формуле .скоростей детонации для боль-
ших плотностей заряжания дает однако резко расходящиеся
-с опытными данными величины. Например расчет по указанной
•формуле дает следующие величины скорости детонаций для
пироксилина: • •
। при Д = 0,9 . ... . . . . . 11400 м/сек
при Д = 1,0 и выше . ... до со
4
Опытными данными установлены для плотностей 1,2ч—1,4’
величины скоростей детонации в среднем не.больше 6 000 м/сек.
Приведенной выше формулой вовсе не учитывается то обстоя-
тельство, что при повышении плотностей заряжания скорость
детонации растет не беспредельно, а достигнув некоторой вели-
чины, характерной для данного в. в., с дальнейшим ростом плот-
ности фактически уже не изменяется (при достаточной инициаль-
ной силе запала). »
Из предложенных до настоящего времени формул для рас-
чета скорости детонации пока ни одна не имеет практического
значения. В частности даваемая Беккером, развившим так на-
зываемую гидродинамическую теорию детонации, формула мо-
жет быть, признана относительно пригодной для расчета скоро-
сти детонации лишь для газовых смесей.
Методика опытного определения скорости детонации ‘осно-
вана на применении хронографов. Принцип определения такрй.
' Начало и конец длинного заряда в. в. включаются в гальва-
нические цепи хронографа. Размыкание тока в первой цепи при
взрыве заряда автоматически отмечается хронографом. При дос-
•тижении взрывной волной другого конца'заряда происхбдйт раз-
рыв второй цепи, что также отмечается, хронографом. По этим
отметкам определяют промежуток времени, в течение которого
детонация распространилась по длине заряда. Частное от деле-
ния длины заряда, выраженной в -метрах, на число секунд в этом
промежутке времени дает среднюю скорость детонации в метрах.
Схема достаточно часто применяемого аппарата Мёттеганга
доказана на рис. 10. Основной частью аппарата является записы-
вающий барабан А с закопченной поверхностью, приводимый во
вращательное.движение мотором В, соединенным с тахометром С..
Два платиновых о„стрия DD, через которые может быть произ-
веден сильный искровой разряд, могущий сделать необходимую
отметку на- вращающемся барабане А, расположены непосредст-
143
DL Scientific Heritage of- Russia
венно над поверхностью барабана. Электрический ток подводится
в аппарат проводами НН, причем часть его отводится к воспла-
менителю, вставленному в конец детонируемого заряда в. в. G,
часть же, пройдя ламповый реостат FF, направляется в первич-
ные обмотки индукционных спиралей ЕЕ. Через два сечения за-
ряда, расстояние между которыми точно измерено, прохОдят про-
водники, подводящие ток к первичным цепям спиралей. В момент
прохождения детонации через эти сечения указанные провода
разрываются, что вызывает перерыв тока в первичных цепях
спиралей и возникновение индукционного тока во вторичных
цепях. Провода от вторичной цепи проведены так, что один
из них соединяется с регистрирующим аппаратом, а другой
с платиновыми остриями. В момент размыкания тока в первичной
цепи между платиновыми остриями и поверхностью барабана про-
скакивают одна за другой
искры, оставляющие на
закопченной поверхности
барабана дна отчетливых
следа на расстоянии 20—
25. мм один от другого.
Так как скорость враще-
ния барабана известна,
время, соответствующее
повороту барабана на 20
— 25 мм, легко опре-
деляется, зная же по-
следнее, а также длину
заряда в. в., легко вы-
числить скорость дето-
нации.
к Н' -н
Рис. 10. Хронограф Меттеганга.
В последнее время для определения скорости детонации по-
мимо хронографа Меттеганга начинают широко применяться
также конденсаторный хронограф Джонса и оптические хроно-
графы. Не вдаваясь в. детали, отмечаем лишь основные прин-
ципы этих новейших приборов.
Идея хронографа Джонса крайне проста (см. схему рис. И).
- Заряд -в. в., скорость детонации которого определяют, контак-
тируётся помощью стальных штанг с остриями и Si в двух
заранее выбранных точках и и2, расстояние между которыми
точно определено, с замкнутой электрической цепью, состоящей
из источника тока В и постоянного конденсатора С (емкостью не ме-
нее 0,5 mF), блокйроваяйого сопротивлением В (не менее 3 000 2).
До взрыва испытуемого заряда Р, изолируемого от установки
предохранительным приспособлением Т, определяется помощью
включаемого параллельно конденсатору С баллистического галь-
ванометра д относительная величина заряда конденсатора С.
Взрывчатое разложение заряда инициируется электродетона'-,
тором I. Так как согласно изложенному выше при небольших
по длине "зарядах импульсивное воздействие капсюля сказывается
144 < '
DL Scientific Heritage of Russia
через точку размыкает--
Рис. 11. Схема хронографа Джонса.
значительно, на величине скорости -детонации заряда на неко-
тором небольшом ближайшем к. капсюлю участке заряда, для
получения точных результатов донышко гильзы детонатора
должно отстоять от точки п на расстоянии 40—50 мм.
При прохождении взрывной волны
ся контакт вследствие чего начи-
нается разряд конденсатора на сопро-
тивление..??, а при прохождении взрыв-
ной волньйчерез точку п2 размыкается
контакт К2, -вследствие чего разряд
конденсатора прекращается.
- Определяя вновь величину остаточ-
ного заряда конденсатора, получаем не-
обходимые данные для расчета ско-
рости прохождения' взрывной волны
от точки до точки п2, так как
.расстояние между этими точками из-
вестно, время же прохождения взрывчатого разложения заряда
’на этом участие может- быть принято пропорциональным отно-
шению начального и конечного зарядов конденсатора и рассчи-
тано по формуле:
£ = 2,304.(75 1g
t а . -УЧ . . .
в-которой С—емкость конденсатора в микрофарадах, В— со-
противление b.onAx, 5f0 и — относительные величины началь-'’
ного.и конечного зарядов конденсатора. . ' ч
Точнрсть определений i/o способу Джонса значительно за-
висит от постоянства выбранных величин сопротивления В и
емкости конденсатора С. Различные системы оптических хроно-
графов В основе своей имеют следующий принцип.
Через полюсный мостик электромагнита пропущены 2 (или 3)
петли из тонкой проволоки. Петли снабжены зеркальцами, от-
ражающими свет дуговой лампы на движущуюся с определенной
скоростью фотопленку. Система указанных петель крнтактиро-
вана в двух местах с удлиненным зарядом (длина—не менее
1 м) в. в., скорость детонации которого определяется. При
прохождений взрывной волны по заряду происходят последо-
вательно разрывы электрических’ цепей, в которые включены
указанные петли. После разрыва контакта первой цепи вращение ‘
первой петли прекращается, а после разрыва второго контакта
прекращается вращение и второй петли. Так как число коле-
баний петли в секунду известно, скорость вращения фотопленки
также известна, можно по величине светового -отпечатка на фо-
топленке определить время колебания только одной второй
петли и следовательно время прохождения взрывной волны по
заряду от первого контакта до второго, расстояние^ между ко-
торыми известно. " ‘ • •
Оптйческие хронографы ' требуют применения зарядов
большой длины (в противоположность способу Джонса, дающем^
Ю Н. А. Соколов. Курс теория взрывчатых веществ.
DL Scientific Heritage of Russia
. 145
a
X
I
достаточно точные показания даже при расстоянии между штан-
гами в 20—30 мм). Определение скорости детонации помощью
оптических хронографов не дает каких-либо особых преимуществ
в отношении точности по сравнению со способом Меттеганга.
Оптические хронографы могут однако найти, широкое приме-
нение и для изучения других характеризующих в. в. величин,
так как частота колебаний петли .изменяется даже при слабых
индукционных влияниях, например при изменении давления и т. д.
Помимо указанных способов определения скорости детона-
ции известны также фотографический метод Селле, позволяю-
щий определить скорости детона-
ции в. в. даже в случае помеще-
ния их в светонепроницаемую обо-
лочку, и метод Фридриха (способ
вращающегося барабана).
Более простым способом опре-
деления скорости детонации являет-
ся способ Дотриша, не. отли-
чающийся особой точностью, но
дающий достаточные для сравни-
тельной оценки в. в. показания.
Определение скорости детонации по
этому способу ведется следующим
образом (р«с..12).
Заряд в. в: определенной плот-
ности помещается* в трубке Z.
в него введен капсюль-детонатор.
10 см
Рис. 12. Способ Дотриша.
С одного, из концов заряда
Два других капсюля вставлены в трубку на расстояний
один от другого, причем каждый из -этих капсюлей насажен на
конец детонирующего шнура. Длина одного из отрезков детони-
рующего шнура А Л равна 1 м, длина другого BG — 0,8 м.
Концы детонирующих шнуров укладываются и закрепляются
на свинцовой пластинке таким образом, что они плотно сопри-
касаются на расстоянии, точно равнбм 2.0 см. На свинцовой пла-
стинке проводите^ черта ЕЕ, соответствующая точно, середине
расстояния между 6? и.-R.’
, При детонациидарада происходит в некоторой точке S встреча
детонационных волн обоих шнуров, что и отмечается отчетливо
на свинцовой пластинке (углубление). Если скорость детонации
шнура Е известна, скорость детонации данного в. в. рассчиты-
бается следующим,образом.
Время горения шнура от точки А до места встречи волн
' 0 9 I ES - •
детонации S равняется - ----, время горения заряда- в. в.
E
в правой ветви шнура равно
Й/
146
DL Scientific Heritage of Russia
Tart как эти промежутки времени равны, можно написать сле-
дующее уравнение:
0,9 +ES 0,1 0,7 — ES
Е = ® ' %
-Из этого уравнения находим:
0,1 у. •,
х = 0,2-ИМЯ м1свК .
Для получения точных результатов необходимо применять
.вполне равномерно детонирующий шнур. Проба кроме того дает
неточные результаты и в том случае, когда скорость детонации
испытуемого в. в. больше скорости детонации взятого для испы-
таний шнура, — в этом • случае рёзультаты пробы оказываются
значительно большими действительных скоростей детонации. -
« I
Величины скоростей детонации некоторых в. в.
< • Название взрывчатых веществ • Плотность заряжания Скорость детонации • м/сек
• Нитро гликоль 1,49 . 6 000 i
4 ‘Нитроглицерин 1,6 7 450
Пироксилин 6 300
Динамит ^2^ . . . . . . ' 1,6 7 800
Динамит 71% 1,5 6 000
Тэн . . • . 1,62 8 400
- Пикриновая .кислота .... • 1,69 7 100
Тол . . . , . 1,59 - 6 700
Тетрил . 1,63 7 200
Аммонийная 'селитра t . . 1,7 1100 ‘ *
» Гремучая ртуть м ф. со 6 500
Оксиликвит. ... у . . . 1,13 5 000
Аммонит с 4% нитроглицерина. 1,09 5150
Аммонит с 8% алюминия . . 1,12 5100 .
Шеддиг .• 1,35 3 700
Тринитробензо^’ . . * 1,64 • 7 005 ’
Нитроманнит . . .... . 1,53 . 6 900
Тринитрохлорбензол .... 1,72 6 960.
Гексанитродифенияамин. . . 1,67 7 145
Тринитрокрезол . ’ . . . . 1,53 6 620
Гексоген . . . < •. ... 1,70 8 380
• ‘f
/ ОТДЕЛ XII
ПОТЕНЦИАЛ, ДЕЙСТВИТЕЛЬНАЯ РАБОТА И
БРИЗАНТНОСТЬ В. В. -
, § 45. Потенциал и работа взрывчатых веществ
Как уже известно из изложенного ранее, возможность полу-
чения при взрывчатом разложении в. в. механической работы
определяемся тем, что при взрыве химическая энергия в. в. пере-
• 1 Применен специальный запал.
to*’
DI. Scientific Heritage of Russia
, 147
ходит в теплоту, которой нагреваются газообразные продукты
разложения в. в., причем приобретенная ими теплота расходуется
на механическую работу расширения.
Рассматривая ряд: химическая энергия—теплота—механическая
работа для случая полнбто взрыва данного заряда в.’ в.,
можно допустить, что вся химическая энергия в. в._ при взрыве
переходит в теплоту, допустить же полный переход всей
выделившейся при взрыве-теплоты в механическую работу
нельзя, так как всегда неизбежны большие или меньшие потери
тепла на нагревание среды; Эти потери тепла зависят от скоро-
сти разложения в. в.: чем быстрей происходит разложение в. в.
и следовательно чем быстрее идет выделение тепла, тем меньше
его теряется на нагревание срейы. Поэтому, из двух в. в., имею-
щих одинаковую теплоту разложения, большую механи-
ческую работуможет дать при равных* условиях то, ско-
рость разложения которого больше.
Если даже допустить, что вся теплота разложения в. в. без
каких-либо потерь переходит в механическую работу, все же
и в этом случае количество полученной работы полностью не
соответствовало бы количеству выделенного при разложении
в. в. тепла, так как такой максимум возможной- работь! мог бы
быть получен только при расширении газов до бесконечности
и при охлаждении их при этом до абсолютного нуля, в реаль-
ных же условиях расширение газов ограничивается объемом, от-,
вечающим нормальным условиям температуры и давления.
1. Полная эквивалентность количеств выделенной при
взрыве тепловой энергии и полученнбй механической
рабсвгы в реальных условиях неосуществима.' •
2. При прочих равных условиях в. в. дает тем боль-
шую механическую рабо’гу,
а) чем с большей скоростью проходит разложение в. в.,
б) чем. до более низкой;температуры охлаждаются
газы взрыва (чем ниже температура окружающей среды),
в) чем ниже конечная- упругость газов взрыва (чем.
ниже давление окружающей среды).
.Допустим, -что для сравниваемых в. в. условия, снижающие
процент перехода теплоты взрыва в механическую работу, оди- ’
каковы. В таком случае, величина максимальной работы,, которую
они могли бы дать в условиях полного отсутствия теплообмена
со средой и расширения газообразных продуктов взрыва до бес-'
конечности при охлаждении их до абсолютного нуля, вполне-
может служить для характеристики в. в.
Эта максимально возможная работа, • рассчитанная
•для 1 кг в. в.,’ называется потенциальной энергией в. в.
или просто—потенциалом.
Если при разложении 1 кг в. в. выделяется Q кр б. кал,. при .
расчете охлаждения газообразных продуктов взрыва до нормаль-,
ной температуры термохимических определений, т. е. до 15°,
и если средняя теплоемкость всех продуктов взрыва принята рав-
148 ' ' '
DL Scientific Heritage of Russia • ”
ной СР б. кал, то количество тепла, которое могло бы быть
выделено при расширении газообразных продуктов до
бесконечности и охлаждении их до абсолютного нуля,
может быть определено по формуле:
• Qmix = (273 15)] б. кал
Принимая механический эквивалент тепла,-Е равным 1 б. кал —
427 кг/м, имеем:
потенциал W=E [<3^4“ (2734-15)] кг/м
или *
Т7 =427 [;^+ср (273 4-15)] кг/м
4,
Так как при взрыве разложение в. в. совершается практически
при постоянном объеме, а не при постоянном давлении, расчет
потенциала будет более точен, если вместо величин С. взять
И С,. . _ . / ' . * .
В таком .случае
W = E [&, + С, (273 +15)] кг/м
или
W= 427 [£,;, + С.(2734-1)] кг/м
где Е==427 кг\м — механический эквивалент тепла, 'Qic —теплота,
выделяющаяся при разложении 1 кг в. в. в постоянном объеме,
С, —средняя теплоемкость продуктов разложения при постоянном .
объеме.
Так как по сравнению с EQ-^ величина ДС(,(27315) незна-
чительна, для приблизительного расчета потенциала
можно принять W=EQiv кг/м.
Если, как нами принято, средняя теплоемкость всех продуктов
разложения в; в. равна С„ 'а температура их в момент взрыва
рав'на Т°, то максимальное- количество тепла, могущее перейти
в механическую работу, равно С Д’ б. кал и следовательно потен-
циал может быть принят также равным: W = ЕСД кг/м. '
Пример 1. Определить потенциал для пироксилина, разлага-
ющегося по уравнению:
С24Н29 (0N02)u 09= 12 СО + 12 СО, + 8,5 Ht + 6 Н20 + * .
4-5,5 + б. кал
Для данных условий разложения пироксилина ранее было
найдено для 1 кг пироксилина: 1086,2 б. кал, поэтому
W = 427 • 1 086,2 =-463 807,4 кг/м. " . -
Пример 2. Определить потенциал для аммонита №2, разлага-
ющегося по уравнению:
. СН3С6Н, (N0s)3 4- 13,85 NH4 N03 = 7С0,4- 2О,2Н2О 4-
• £ 15,35 N, ЕВ 1,675 0 , 4-й ^б. кал
Для- данных условий разложения ранее» для 1кг аммонита
было найдено Qk, = 1 124,65 б. кал, поэтому W=427 • 1 124,65=
= 480225,55 кг/м-. .
149
DL Scientific Heritage of Russia
При принятом опр еделении потенциала величина его очевидно
должна, быть тем большей, чем больше при разложении данного
в. в. образуется соединений с максимальным выделением тепла,
т. е. Н2О и С02, так как реакции образования именно этих соеди-
нений проходят с наибольшим выделением тепла.
Наибольшим потенциалом поэтому вообще должны
обладать те в. в., которые имеют положительный кисло-
родный баланс и при разложении которых расходуется
наименьшее количество тепла на нагревание различного
рода не участвующих в реакции разложения посторонних
элементов и в составе газообразных продуктов разложе-
ния которых имеется на-иченьшее количество соединений,
образующихся без выделения тепла (например молекул азота,
водорода).
Иногда, принимая —потенциал дымного пороха (состава
75% селитры, 10% серы и 14% угля при Г% влажности)— за еди-
ницу, определяют для сравнения различных в. в. относительные
величины потенциальной энергии;' в некоторых случаях рас-
считывают также величины этой относительной потенциальной
энергии- для одинаковых объемов зарядов при максимальной
плотности заряжания данных в. в. Приводим соответствующие числа (по данным наиболее точ- ных расчетов) для некоторых в. в.
% ; .W д. д^ •
•
Древесный уголь (22%) с жидким воздухом (оксиликвит) . . . . . • • . г 2,50 1,4 3,50
Аммонал . . . . 2,20 1,8 3,96
Нитроглицерин . . 2,19 1,6 3.50
Нитроманнит . . . . . . • . . .. . • . • . 2,07 1,9 3,93
Гексоген . . ’ 2,05 1,7 3,49
Тэн ....... 2,10 1,6 • 3,40
Пироксилин • 1,57 1,1 1,73
Бездымный пироксилиновый порох . . . . . 1,20 0,7 0,84
Пикриновая кислота. ...» . 1,54 1,6 - 2,46 •
Тринитротолуол . . 1,53 vl,6 2,45
Тринитробензол 1,60 1,5 2,40
Дымный военный порох ... 1,00 0,64 1,0 1,00
Аммонийная селитра 1,7 1,09
Гремучая ртуть 1 0,55 4,0 2,20
Азид свинца ’. 0,39 4,0 j 1,56 .
Из сравнения чисел первого и третьего рядов видно,* что
при условии достижения больших плотностей заряжания
в.в. относительная величина потенциальной энергии, опре-
деленной для равных объемов в. в., может значительно
отличаться от величины относительной энергии, рассчи-
танной для равных весов. Так гремучая ртуть, занимая по
количеству выделяющейся при разложении 1 кг теплоты предпо-
следнее ме сто в первом из рядов приведенной таблицы, по.
количеству относительной энергии, рассчитанной для равных
объемов вс ледствие возможности достижения • для этого в. в-
150
DI. Scientific Heritage of Russia
плотности заряжания 4, стоит выше пироксилина и аммонийной
селитры.
Действительная работа в. в., как следует из ранее
изложенного, если.даже допустить полное отсутствие по-
терь тепла, на нагревание среды, меньше потенциала,
так как расширение газообразных продуктов взрыва ограничено,
условиями температуры и давления окружающей среды.
Для расчета действительной работы в. в. можно, принимая,
что расширение газообразных продуктов взрыва происходит без
теплового обмена со средой, т. е. теплота полностью расходуется
на работу расширения газов взрыва, применить следующие,
даваемые термодинамикой, уравнения работы адиабатически (без
теплообмена со средой) расширяющегося газа:
Л 1 \ • У К 1 \ х } A
В этих уравнениях:
р и р± — начальное и конечное давление газа в кг/м2,
v и_Л’1 — начальный и конечный объем газа в л3, .
Т и~Тг— начальная и конечная температура газа,
к = -р- — отношение теплоемкостей газа при постоянном дав-
лении и постоянном объеме,
-Rj=1OjR, где R — газовая постоянная уравнения Клапейрона.
. Беря вместо 2?3 и (к—1) равные им величины JR3 =Е(ср—сс),
глеЕ— механический эквивалент тепла, и к"— 1 = ———1 = Ср С?
и преобразуя уравнение III, получаем: -
(ср -с,)Е-
Ср —
(Т— Т1) =
(IV)
= Е • cv (Т— Tj) кг1м
ч
Из уравнения I следует, что работа газа будет наиболь-
шей, если величина конечного объема будет.стремиться.
V *
к-бесконечности, так как в этом случае — будет стремить-
ся к 0.
DL Scientific Heritage of Russia
Т5 И
Из уравнения П следует, что работа газа будет наиболь-
шей, если конечное давление будет наименьших!, так как
р< *
в этом случае величина будет меть наименьшее значение..
Из уравнений Ш и IV следует, что работа газа будет наи-
большей, если конечная температура будет близка к аб-
солютному нулю, так как в этом случае величина Т—Тг будет
стремиться к наибольшему значению.
Для применения этих термодинамических уравнений к расчету
действительной работы газообразных продуктов разложения в. в.
необходимо вместо » и взять соответственное v — а и —а,
где я — коволюм, заменить Rt через 10 R и RT через f, т. е.
силу в. в. Уравнения I, II, III в таком случае принимают вид:
(V)
(VI)
Э
(VII)
Принимая при приближенных расчетах действительной работы
в. в. величину к постоянной и определяя остальные входящие
в уравнения величины пр одному из изложенных ранее способов,
можно рассчитать действительную ра.боту в. в. . •'
На основе первого из указанных уравнений Чельцовым была
рассчитана действительная работа для некоторых в. в., причем
величины начального объема v и конечного объема им при-
нимались равными величинам зарядных камер в свинцовой бомбе
Трауцля до и после взрыва заряда в. в. Для пироксилинового
заряда в 29,1 . а, взорванного' 2-г капсйлем гремучей
ртути, им была определена действительная работа равной
г=8100 кг/м. Беря отношение этой работы к величине потен-
циала, рассчитанного для такого же заряда, Чельцовым было
найдено, что максимальная полезная работа пироксилина при
плотности заряжания Д=1 равна: • .
* = ^=0,61 ' (VIII)
Таким образом полезная работа этого в. в, даже прй наиболь
шей плотности заряжания не превышает 61 % его потенциальной
энергии. ., . . *
Для определения возможной полезной работы в. в. удобно
воспользоваться данным ранее выражением для 'потенциала и
действительной работы: •
потенциал м=Ис,,Т'кг1м
действительная работа г=Ёсс (Т—Tj) кг/м
152
DL Scientific Heritage of Russia •
/
Взяв отношение этих величин, находим следующее выраже-
ние для максимальной полезной работы в. в.:
,._ ^Ее^Т-Т^^Т-Т.
w Ес,Т Т
Так как приведенные уравнения действительны только для
условий адиабатического расширения газов взрыва, т. е. расши-
рения без. потерь тепла на нагревание среды, что в реальных
условиях не имеет места, действительная полезная работа в. в.
’.должна быть значительно менее рассчитанной по уравнению IX.
Пользуясь уравнением IX,. рассчитаем максимальную полез-
ную работу для некоторых в. в.
Ранее нами было найдено:
для аммонала № 1 (с алюминием) температура взрыва 4165°
для аммонита № 2 „ * . „ 2898°
для тэна » . „ „ 4322°
для нитроманнита ,• ' „ , 4335°
Допустим, что газообразные продукты разложения этих в. в.
при расширении охладились до температуры окружающей среды,
равной 10°, т. е. что Т°—10-f-273 = 283°. В таком случае макси-
мальная полезная работа этих в. в. должна быть равной:
.* ’ ’ . , ’ Т'^-Тц 4165—283- •
для аммонала № 1 к=.—-—- =---------—=0,93
хго7 Т— Т/ 2898 —283 _ оп
для аммонита № 2 к =---~ ----289?---=
J- Т — Т , 4322 — 283
для тэна к — . т - = ——' = °>93
T — Tt __ 4335—283 _ n Qo.
для нитроманнита к = ~ — ,оо_
• J 4335
считая в процентах от потенциала. Таким образом максимальная
теоретически рассчитанная полезная работа в. в. не превышает в
среднего 0,9 его потенциала и следовательно для заряда в. в.
в А кг теоретический максимум действительной полезной работы
может быть принят равным:
#т« — 427 • 0,9 • • А кг/м
Практический м аксимум полезны й работы зна-
чительно ниже (15—40% потенциала).
"=0,93
Вопросы для повторения
1. Почему недостижима эквивалентность количества выделенной при взрыве
теплоть! и полученной механической работы? •
2. Какие условия необходимы для получения максимальной работы в. в.?
3. Что называется потенциалом в. в. и как величина потенциала рассчиты-
вается? ’
4. Определите потенциал нитроглицерина, гремучей -ртути и гремучего сту-
дня, уравнения равложения которых были приведены ранее.
- 153
DL Scientific Heritage of Russia
5. Как Зависит величина потенциала в. в. от состава продуктов разложения?
6. Какие термодинамические уравнения применимы для расчета действитель-
ной работы в. в.? .
7. Как определяется максимально возможная полезная работа в. в.?
8. Рассчитайте максимальную полезную работу для нитроглицерина.
9. Рассчитайте максимальную полезную работу заряда в 10 кг аммонита № 2>
разлагающегося по указанному ранее уравнению.
• • 4
§ 46. Разрушительное действие и бризантность в. в.
.Величина разрушительного действия в. в. определи-,
ется тремя факторами:
1) количеством потенциальной энергии в 1 кг в. в.,
2) концентрацией, или плотностью энергии,
3) скоростью выделения энергии.
Значение первого фактора очевидно, значение второго фак-
тора. может быть пояснено на следующем- примере.
Уже ранее было указано, что в. в. по сравнению с некоторыми
обычными сгорающими системами* по количеству выделяемой
энергии при расчете на 1 %а-не занимают какого-либо исключи-
тельного положения:
так при сгорании ! кг системы С-]-03 выделяется 2140 б.' ^ал
v • v • 1 „ „ Н24~0>5 02 „ 3 230 „ „
при разложении 1 кг нитроглицерина выделяется только 1470 б, кал
• Следовательно количество тепла, выделяющегося при разло-
жении нитроглицерина<—одного из наиболее теплопроизводи-
тельных в. в., — меньше количеств тепла, выделяемых при сгорании
простых сгорающих систем. Однако если произвести сравнение в. в.
с подобными простыми сгорающими системами, рассчитав коли-
чества выделяемого тепла 1 л в. в. и подобных простых систем, то
оказывается: * .
' 1л нитроглицерина выделяет.......'...............2 350 б. кал
1 „ системы С-Н02 „ толькб.................... 4,1 „ „
1 » » Н 2 0,5 0 2 „ ,, .....••......i • 1,7 „ „
Таким образом концентрация энергии в указанных простых
сгорающих системах ничтожна, что и исключает возможность их
практического применения (если газообразные компоненты таких
систем не сжижены). •
Третий фактор — скорость выделения энергии — в наиболь-
шей мере определяет разрушительное действие в. в. — его
бризантность, т. е. силу удара газообразных продуктов разложе-
ния в. в.
Бризантность в. ,в. может быть определена как ма-
ксимальцая работа, которую может произвести 1 кг в.в.
в единицу времени (Гесс). Известно несколько математи-
ческих выражений для величины бризантности: .
. 1)5=4- Д = W- А. -г = 4-- W. д^. =7сЖ.Д- V •
v Ь ь
154 . ' ' ;
DL Scientific Heritage of Russia
где 57—потенциал, рассчитанный.для 1 кг в. в.,
Д — гравиметрическая плотность и следовательно
Т7Д — концентрация энергии,
t — время, в течение которого происходит разложение 1 кг в. в.у
. I —длина пути прохождения взрывной волны по заряду,
—скорость детонации,
1с — коэфи'циент, равный —'
2) В = Д
где п — постоянная величина; меньшая единицы; этой формулой
учитывается то обстоятельство, что при уменьшении времени
выделения энергии вдвое бризантность увеличивается менее чем
в два раза; .
3)В=г.дк , • .
где f—сила в, в., Д — гравиметрическая плотность в. в. и
К—скорость детонации.
Последняя из формул дана Кастом. Как следует из этой
формулы, бризантность может' быть определена как удельная
энергия в. в., отнесенная к единице объема и к единице времени.
Бризантность следовательно может быть названа объемной мощ-
ностью в. в. Из формулы Каста следует, что бризантность в. в.
зависит от всех основных характеристик в. в. Действительно,
определяющая бризантность-величина удельной энергии в. в.,/’,
как следует из ранее изложенного, зависит от величины объема
продуктов разложения, температуры взрыва и следавательно-
теплоты реакции разложения в. в., все же эти величины опреде-
ляются химической природой в. в. и реакцией его взрывчатого-,
превращения. В. частности, как следует из ранее изложенного,
величина f растет: 1) при увеличении теплоты образования про-
дуктов взрывчатого разложения, 2) при уменьшении -теплоты
образования в. в., 3) при повышении содержания кислорода во
взрывчатом веществе, 4) при увеличении отношения числа атомов
водорода к числу атомов углерода в молекуле в. в.'(или молекулах
смеси), так как рост отношения Н: С способствует росту объема
газообразных продуктов разложения, а при положительном кис-
лородном балансе обеспечивает большую теплоту взрыва, еслй
одновременно не возросла теплота образования в. в.
Из первой из указанных формул могут быть сделаны следую-
щие практические выводы:
а) для. увеличения бризантного . действия теоретически
наиболее выгодным было бы при прочих равнйх. условиях при-
менение зарядов шарообразной формы с помещением капсюля-
детонатора в центре такого заряда; в этом случае уменьшилась бы
величина I в формуле I и следовательно возросла бы бризантность;
очевидно однако, что применение зарядов такой формы может
оказаться удобным только в особо исключительных случаях;
* ,155.
DL Scientific. Heritage of Russia
б) бризантное действие'длинных зарядов может быть
повышено, если такие заряды будут взрываться с сере-
дины; в этом случае также уменьшается величина I и следова-
тельно растет бризантность;
в) бризантное действие длинных зарядов может быть
также повышено, если взрывлатое'разложение в.-в. будет
возбуждаться одновременное обоих концов зар'яда; в этом
случае при одновременном уменьшении I в месте встречи взрывных
волн должны создаться так называемые пучности давления, кото-
рые еще в большей мере должны усилить разрушительное дей-
ствие заряда. ' >
Практически бризантное действие в. в. определяется целым
рядом условий, при которых происходит взрывание заряда в. в.
1. Все факторы, могущие изменить скорость детонации
в. в.,как-то:.плотность, наличие примесей, величина импуль-
сивного действия капсюля-детонатора и т. д., влияют на
значение бризантности данного в. в. При применении мало-
чувствительных к детонации в. в., например аммонийно-селитровых
в. в., значение всех этих факторов для величины .бризантного
действия в. в. весьма велико.
2. Так’как основное направление ударного действия газо- .
-образных продуктов разложения в. в. определяется направлением
распространения детонации, разрушительное действие дан-
ного заряда в. в. нд предмет, к которому данный заряд при-
ложен, должно быть большим, если капсюль-детонатор
помещен в верхнюю чаЬть заряда, в направлении, пер-
пендикулярном разрушаемому предмету, л не как-л-ибо .
враче. ,
3. Так как и при детонации в. в. в некоторой весьма незна-
чительной части все же сохраняется направленность действия
в. сторону наименьшего сопротивления, из двух зарядов, по-
ставленных перпендикулярно разрушаемому предмету,
- большее разрушительное действие должен дать тот за-
ряд, прочность оболочки котдрого большая, а прочность,
стенки оболочки, примыкающей к разрушаемому пред-
мету, меньшая. По этому же соображению следует ожидать
большего бризантного действия у тех капсюлей, которые имеют
прочные .оболочки гильз при слабом дне, ’ чем- даваемое нор-
мальными капсюлями.
4. Можно допустить, что при.разрушении предмета взрывом
приложенного к нему заряда в. в., взрывчатое разложение кото-
рого было возбуждено капсюлем-детРнатором, помещенным
в верхней части заряда перпендикулярно разрушаемому пред-
мету, разрушение последнего происходит преимущественно за
счет энергии нижних, ближайших к предмету слоев в. в.,' так
как можно предположить, что при разложении верхних слоев за-
ряда нижние слои его, не успевшие еще взорваться, подвергаются
уплотнению и как бы защищают от удара поверхность разрушае-
мого предмета. Сделав такое предположение,-легко допустить, что
156 ’ • 1
DL Scientific Heritage of Russia • ’ z
бризантное действие заряда может быть вовсе не умень-
шено и в том случае, когда он со стороны поверхности,
обращенной к разрушаемому предмету, имеет конусовид-
ное углубление: наличие в промежутке между зарядом и раз-
рушаемым предметом воздушной камеры должно, согласно
сказанному ранее, увеличить направленность действия взрывной
волны и усилить возможность более полного использования
всей энергии заряда, а не только нижних слоев его, на разрушение
предмета. Эти сображения в значительной мере оправдываются
практически. Нейманом впервые были изучены патроны с. конусо-
видными- углублениями со стороны одной из поверхностей, при-
чем было обнаружено, что такие патроны в. в. могут дать даже
большее бризантное действие, чем нормальные. Указанный эффект
повышения бризантного действия находит в данное время прак-
тическое использование. ' • ' ' >
Изложенным' в пп. а), б), в), 2, 3 и 4 исчерпываются все
теоретически обоснованные предположения о влиянии формы
заряда И способа его инициирования на величину его бризант-
ного действия: всякого рода новые предложения в этой области
имеют в основе эти же" соображения. Указаниям п. 3 не
противоречит опытно проверенная возможность применения
капсюлей-детонаторов в неплотных—даже бумажных—гильзах:
возможность инициирования заряда такими капсюлями доказывает
достаточность даваемого ими импульса,, но вовсе не говорит о
достаточно полном использовании потенциальной энергии кап-
сюльного заряда.
§ 47. Различные способы сравнения относительной силы в. в.
Помимо указанных уже ранее способов сравнения в. в.
по величине потенциалов иногда относительная сила в. в. харак- ,
теризуется также величиной так называемого характеристического
произведения, равного
О’к ' Qkv
где У0.4.— объем газов, — количество тепла, выделяемого 1 кг
в. в., и с„ —теплоемкость продуктов разложения при постоян-
ном объеме.. ’ •
Фактически этот способ сравнения в. в. не отличается от
способа сравнения их по силе f.
Действительно
е_Ро * гр_____ I, Т7 Q ктг .
273 се
, • Ро
где \ — постоянная величина, равная
Принимая силу дымного пороха (состава: 75% калийной се-
литры, 10% серы и 15% древесного угля) за единицу и беря наи-
более точно рассчитанные значения удельного объема и темпе-
157
DL Scientific Heritage of Russia "
•ратуры взрыва, получаем следующие значения относи-
тельной силы для главнейших в. в.:
1. Тэн . . / . . . . ' . . . •. • • • 4,80
2. Гексоген . . •.....................4,63
3. Гремучий студень, ........... 4,56
4. Нитроглицерин ..................... • 4,52
5. Нитроманнит........................... 4,52
. 6. Тринитробензол....................3,97
7. Тетрил.............................3,97
8. Пироксилин сухой . . . •.........3,92
9. Аммонал............................ ’ 3,68
10. Пикриновая кислота . . . .•............3,62
11. Тринитротолуол . 4.....................3,25
12. Тринитрокрезол.........................2,73
13. Гремучая ртуть.................... • 2>08
14. Азид свинца ...........................1,60
Рис. 13. Проба Трауцля.
ценка относительной
Теоретически способ сравнения в. в. по силе не может счи-
таться вполне удовлетворительным, так как фактически невоз-
можно сравнивать медленно горящие вещества с бризантными,.
так как характер действия' газообразных
продуктов первых и вторых различен.
Для оценки относительной разруши- •
тельной силы в. в. было предложено также
пользоваться количеством движения тли и
mv2
живой силой удара газов -т—, где т—мас-
са образовавшихся при взрыве газов,
a v — скорость детонации.
Способы сравнения относительной силы
в. в. к настоящему времени, не могут счи-
таться достаточно проработанными—такой
вывод можно сделать хотя бы потому, что
силы в. в. по изложенным выше способам
во многих случаях дает явно несогласованные результаты.
Из лабораторных способов, применяемых для оценки отно-
сительной силы в. в.,хупомянем о следующих:
а) Проба Трауцля. По этой пробе мощность испытуемых
в. в. оценивается по величине приращения объема зарядной ка-
меры в свинцовом цилиндре диаметром и высотой по 200 мм
(рис. 13) после взрыва пбмощью капсюля № 8 определенного
заряда в. в. Так как для этой пробы навески хв. в. берутся
вообще- незначительные, то принимают, что получаемые после
взрыва приращения объема зарядной камеры пропорциональны
весам заряда.
Принято считать, что показания этой пробы,удобно оцени-
вают так называемое фу га с н о е д ей ст в и е в. в. Послед-
нее можно определить как способность данного заряда
в. в., взорванного в грунте или вообще плотной среде,
производить большее или меньшее расширение объёма,
в котором в начальный момент'образовались продукты
• *
• Г Г
158 ‘
DL Scientific Heritage of Russia
разложения в. в. Фугасное действие ранее всего опреде-
ляется величиной развитого газами взрыва давления и
следовательно зависит от всех факторов, обусловливаю-
щих величину этого давления. В то же время оно зависит
и от быстроты нарастания давления, следовательно и от
бризантности в. в. Математического выражения эти зави-
симости не имеют.
Для получения • сравнимых результатов При выполнении
этой пробы необходимо строгое соблюдение ряда условий, ка-
сающихся качества свинца, идущего на изготовление свинцовых
цилиндров, качества песка, служащего для забивки зарядной
камеры, способа -забивки Ъ. т. д. Проба эта дает явно неточные
показания ‘при испытании в. в. с высокой температурой разло-
жения. При инициировании гремучертутными -капсюлями взрыв-
чатых веществ, имеющих избыток кислорода, также возможны
неточные результаты, так как при этом возможны изменения
в составе продуктов разложения гремучей ртути. Навеска4 в. в.
для этой пробы берется небольшая—10 г.
Приводим величины расширения объема зарядной камеры
для некоторых в. в. в см\ *
Гексоген . • .............................’590
• • Тэн . . ‘............................. . . 560
. Гремучий студень . ........................520
’Аммонал . . ......................... 470
Пироксилин сухой........................ 375
. Тетрил................................... 340
Пикриновая кислота плавленая . ............325
„ „ кристаллическая. . 305.
Тринитротолуол кристаллический..........' . 285
Гремучая ртуть........................... 110
Показания пробы, как было указано Бжезовским, в значи-
тельной мере зависят от инициальной силы капсюля. Исполь-
зование результатов этой пробы- для сравнительной оценки
разных в. в. возможно только, • строго . говоря, в том случае,
если скорости детоцации сравниваемых в. в. весьма близки между
собой (например у тэна и гексогена). Сравнительная оценка в. в. по
этой пробе может быть более уочной, если By в. сравнивать не
по величине расширения камеры бомбы, а по весу зарядов,
дающих одинаковое расширение;.
Пробой Трауцля пользуются также для сравнительных испы-
таний капсюлей. В этом случае применяется свинцовый цилиндр
меньших размеров (100ХЮО»ллм). /
б) Проба Гесса на сдавливание свинцовых цилин-
дриков. Проба выполняется следующим образом. На стальной
: плиж (рис. 14) устанавливаются один над другим два одинаковых
свинцовых цилиндрика размером- 30X40 мм. Поверх этих циг
линдрйков кладутся одна или две стальные плитки .общей тол.
щиною в 9 . мм, а на них помещается заряд в. в. —50г
Для взрыва заряда пользуются капсюлем № 8. Определяют сум-
марное сжатие верхнего и нижнего цйлиндриков.
159
DL Scientific Heritage of Russia
Показания этой пробы зависят преимущественно от скорости
детонации в. в., поэтому эта проба является главным образом
пробой на бризантность в. в.
в) Германская проба на бризантность' (рис.15) вы-
полняется следующим образом. Прибор для этой пробы (бризанц-
мессер Каста) состоит из стальной наковальни, на которую
надет пустотелый стальной же цилиндр в с аккуратно при-
гнанным стальным поршнем г весом в 680 а. На поршне укреп-?
лена сталеникелевая плитка д толщиной в 20 мм и весом в 320 г.
На середину этой плитки кладутся две круглых свинцовых плитки
толщиной в 4 мм. а на них устанавливается снабженный капсю-
Рис. 15. Прибор к гер-
манской пробе на
бризантность.
Рис. 14. Проба на
свинцовых пластинках-
лем 10-г патрон в. в. диаметром в 21 мм. Капсюль вставляют в
патрон так, чтобы верхняя поверхность капсюльного состава сов-
падала с верхней поверхностью патрона. При взрыве заряда удар
газов передается точно центрированному медному крешерному
цилиндрику е диаметром в 7 мм. О величине бризантного действия
судят по обжатию этого цилиндрика. Приводим некоторые дан-
ные сравнительных испытаний в. в. по этой пробе:
Таблица 14
В. в. Плот- ность Бризант- ’ность 1 X* хд U Х-Х Скорости детонации
-Пикриновая кислота . . 1,34 2,81 6 160лс/сек.
' » • п • • Тринитробензол . . . 1,6 3,88 7 100 • »
1,35 2,93 6 300 » .
* п • • • 1,6 3,35 7 000 „
Тринитротолуол . . . . 1,34 2,8 5 940 ж
р а • • 1,6 1,62 - - 3,13 6 680 *
Тэн . . . ' 4,9 • 8 400 „
Гексоген 1Л 4,95 8 380 „ •
160
DL Scientific Heritage of Russia
г) Баллистический маятник считается наиболее точным
прибором для сравнительной оценки силы в. в. Принцип испы-
тания заключается в следующем. Две мортиры, из которых одна
подвешена на стальных канатах (мортира-маятник), а вторая
движется по рельсам, взаимно расположены таким образем, что
дульные срезы их почти соприкасаются. Определяют для испы-
тываемого в. в. величину заряда, при которой при взрыве испы-
тываемого заряда во второй мортире достигается такое же от-
клонение мортиры - маятника, как и при взрыве заряда в. в.,
принятого за эталон.
Из проб, применяемых для срав-
нительной оценки капсюлей, основ-
ными являются:'
а) Проба на пробивание
свинцовой пластинки (рис. 16).
Для выполнения пробы при испы-
таний .капсюля № 8 берется свинцовая
пластинка толщиною в 6 мм и по-
перечным размером, в 45 -мм, которая
устанавливается на отрезке газовой
трубы. На пластинке строго в центре
ее и строго в вертикальном положении
укрепляется испытываемый капсюль-
детонатор или электродетонатор. Кап-
Рис. 16.
сюль № 8 хорошего бризантного действия должен при взрыве
дать сквозное пробитие пластинки диаметром, не меньшим диа-
метра капсюля, и равномерную радиальную лучистость вокруг
этого отверстия (действие на пластинку металлической пыли или
крупинок- капсюльной гильзы). Толщина пластинок должна быть
подобрана соответственно номеру капсюля.
б) Гвоздевая проба. По этой пробе качество капсюля
оценивается по величине Угла изгиба гвоздя после, взрыва при-
вязанного к нему капсюля. Проба не дает показательных ре-
зультатов, так как однообразное выполнение ее затруднительно.
в) Песочная проба. Качество капсюля по этой пробе
оценивается по степени измельчения определенного количества
песка, имеющего одинаковой величины зерна, при взрыве в нем
капсюля. Проба не отличается большой точностью.
г) Проба подрывом зарядов ф л егм атизир о в эн-
ного тола. По этой пробе импульсивное действие капсюля
оценивается по величине максимально допустимой флегмати-
зации, при которой флегматйзированный тол полностью детонирует
. при иницииров'ании данным капсюлем. Флегматизирование тола
ведется хлопковым,-маслом (метод Эзопа), парафином или пара-
' финовым маслом (методы Г а й да и Велера), тальком (метод
Гайда и Кенена). Применение.флегматизированного тальком
тола дает наиболее точные и показательные- результаты.
Бризантность в. в. испытывается также пробами полевого
(полигонного) характера. Таковы:
IX Н. А. С о к о л о в. Курс теории вврывчатых веществ.
DL Scientific Heritage of Russia
161
• g
1) взрывы зарядов в оболочках или без них на броневых
плитах или железнодорожных рельсах; оценка производится по
получаемым разрушениям; ' * %
2) взрывы зарядов в металлических оболочках (снарядах)
в броневых ямах; о бризантности вещества судят по относитель-
ному количеству осколков и.величине их.•
/
Вопросы для повторения ’
1- Чем определяется величина разрушительного действия в. в.?
2. По каким формулам может быть математически оценена бризантность в. в.,
3. Какими практическими условиями определяется бризантность в. в.?
4. Изложите методику основных проб для сравнения относительной силы в. в.
5. Какой из разобранных способов испытания капсюлей-может в практиче-
ских условиях дать наиболее точные результаты? •
ОТДЕЛ XI1IW
СТОЙКОСТЬ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ
§ 48. Значение вопроса стойкости в. в. для условий
* применения.
Для возможности практического применения в. в.
должны удовлетворять двум условиям:
1) не взрываться при всякого рода внешних механических
воздействиях, неизбежных или возможных в условиях перевозок,
хранения, перекладок, при устройстве зарядов и т. д. (толчки,
удары, трение и другие обычные или возможные механические
воздействия на в. в.); ‘
2) сохранять неизменными свои качества: для взрывчатых
смесей — неизменные соотношения и качества' компонентов, для
взрывчатых химических соединений — нормальную прочность
и неизменность их молекулярного строения.
Эти условия диктуются не только техническими нормами, уста-
новленными для практического применения в. в., но и соображе-
ниями общественной безопасности.
Соответственно этим двум условиям в. в. оцениваются: во-
первых, в отношении их- механической стойкости, т. е.
способности переносить без взрыва различного рода
механические воздействия, во-вторых, в отношении их
химической стойкости, т. е. способности их сохранять
продолжительное время свои нормальные качества.
• •
, Механическая, стойкость в. в.
Нормы обязательной механической стойкости для в. в., допу-
скаемых к употреблению на работах и к перевозкам по железным
дорогам, устанавливаются по данным сравнительного изучения их
чувствительности к механическим воздействиям в опытных усло-
162 f /
DL Scientific Heritage of Russia . • • г
виях. Это предварительное изучение механической стой-
кости вновь вводимых в практику в. в. является совер-
шенно обязательным, так как на основе его устанавливаются
те-условия, которые необходимы для безопасной перевозки
хранения и обращения с в. в.
Известно несколько практически применяющихся способов
оценки механической стойкости в. в. Об основном из них — испы-
тании чувствительности в. в. к удару на копре — было уже ска-
зано выше.
Из других способов поверки механической стойкости укажем
следующие:
а) Испытание трением между шероховатыми поверх-
ностями. В Германии эта проба выполняется следующим образом:
в неглазурованную изнутри фарфоровую ступку диаметром в 10 см
и вышиною в 6 см помещают 0,05 г тонко измельченного в. в.,
высушенного предварительно в течение 24 часов в вакуум-экси-
1?аторе над хлористым кальцием, и сильно растирают неглазу»
рованным фарфоровым пестиком; определяют время, необходимое
для получения воспламенения взятой навески при ее растирании.
б) Испытание скользящим ударом. В Англии эта про-
ба выполняется следующим образом: небольшая проба в. в.
рассыпается тонким слоем на каменной плите или на деревянных
досках различной твердости ц затем подвергается скользящему
удару (т. е. одновременному действию удара и трения) деревян-
ной колотушки, имеющей скошенную под углом в 60° ударную
поверхность. Колотушка делается обыкновенно из бука, а удар-
ная поверхность ее покрывается грубой кожей.
в) Испытание сбрасыванием в. в. с разных высот
на твердые основания. Образец в. в. в количестве от 5 до 25 кг
в укупорке или без нее сбрасывается с различных высот на твер.-
дое основание—определяют наименьшую высоту, .при которой
происходит взрыв образца.
г) Испытание стрельбой из винтовки по заряду ве-
сом около 2,5 кг, упакованному в картонные коробки,
с различных расстояний.
Показания этой пробы очевидно- зависят-от начальной ско-
рости пули, веса ее, а также формы. Проба эта ценна
тем, что результаты ее могут быть выражены строго количест-
венно. В отношении точности показаний эта проба все же усту-.
пает пробе на копре, так как условия применения для испы-
тания относительно больших количеств в. в. затрудняют исклю-
чение различных факторов, могущих исказить показания пробы.
§ 49. Химическая стойкость в. в.
Если сопоставить два в. в.: с одной стороны—: дымный по-
рох, сильно увлажнившийся и поэтому изменивший свой нормаль-
ный состав, а следовательно и свои взрывные качества, и с дру-
гой стороны— нестойкий пироксилиновый бездымный порох,
11* 163
DL Scientific Heritage of Russia e * •
находящийся в состоянии медленного разложения, то хотя
с точки зрения данного выше определения химической стойкости
оба указанных вещества могут быть признаны химически нестой-
кими, но характер и значение этой нестойкости фактически
совершенно различны.
В первом случае мы имеем только нарушение сортава, кото-
рое несомненно затруднит или возможно даже исключит исполь-
зование пороха, так как чувствительность его к воспламенению
будет в большей или меньшей мере снижена, но здесь нет явле-
ния разложения составных частей пороха, и чувствительность
пороховой смеси к механическим воздействиям от увлажнения
не только не возросла, но даже снизилась.
Во втором случае мы имеем процесс прогрессивно идущего
распада молекул в. в., следствием которого являются, во-первых;
постепенное приобретение в. . в. повышенной чувствительности
ко всякого рода внешним воздействиям и, во-вторых, возмож-
ность такого повышения молекулярной скорости разложения
в. в. при дальнейшем хранении, что медленно идущий
процесс закончится воспламенением.
' Очевидно, что с точки зрения общественной безопасности
постоянное наблюдение за такой потерей химической прочности
в. в., которая связана с ростом чувствительности в. в. к внеш-
ним воздействиям и возможностью взрыва, является обязатель-
ным. Наблюдение за изменением состава, не связанным с повы-
шением чувствительности в. в., конечно также, необходимо,
так как степенью изменения состава в. в. определяется
возможность или рациональность его .использования. Более
правильно однако подобного рода изменения не опреде-
лять как потерю химической стойкости взрывчатым веществом,
подводя под последнее понятие только те случаи, когда изме-
няется прочность молекулярного строения в. в., результатом чего
является 'приобретение в. в. повышенной чувствительности
к внешним воздействиям и способности к прогрессирующему по
скорости разложению.
Вопросы химической стойкости в указанном понимании имеют
преимущественное значение Для взрывчатых веществ типа сложных
эфиров азотной кислоты, а также для. взрывчатых составов,
в числе компонентов которых имеются указанного типа в. в.
. Естественно, что фабрикация в. в. должна вестись таким
образом, чтобы все условия, определяющие наиболь-
шую стойкость конечного продукта, были соблюдены.
В условиях хранения в. в. также необходимо устране-
ние факторов, могущих оказать влияние на ускорение
медленно идущего . процесса разложения в. в. ,
Насколько тщательность фабрикации и хранение имеют зна-
чение для сохранения химической стойкости в. в., видно на сле-
дующем примере: нитроглицерин, приготовленный с особой тща-
тельностью самим Собреро и хранившийся затем в ровных тем-
пературных условиях, сохранил нормальную химическую стойкость
•
164 " '
DL Scientific Heritage of Russia
1
в течение более 60 лет, в то время как запас химической проч-
ности у обычно изготовленных нитроглицериновых в. в. не пре-
вышает в среднем 1 года хранения.
Нельзя-конечно считать, что вопрос химической стойкости
не имеет практического значения для веществ типа нитросоеди-
нений (тол, пикриновая кислота и т. д.) — склонность к разложе-
. нию, к переходу в систему более прочных ирбдуктов разложения
проявляется и в., в. этого типа, но скорость процесса и влияние
различных ускоряющих процесс разложения факторов в этом
случае неизмеримо мейьшие. Практически эти вещества при нор-
мальных условиях хранения поэтому могут считаться безу-
словно стойкими,
Принятые способы оценки химической стойкости в. в. осно-
ваны на следующих соображениях. . '
Способ оценки запаса химической' стойкости данного в. в.
по продолжительности хранения его в нормальных условиях до
момента начала заметного разложения очевидно практически не-
приемлем, так как потребовал бы слишкбм большого расхода
времени, на испытание. Поэтому химическая стойкость в. в. дол-
жна быть изучаема иными способами —такими, которые позво-
ляют достаточно быстро оценить данное в. в. Решением вопроса
является ведение наблюдений за в. в. при повышенных темпера-
турах, когда молекулярная скорость разложения его настолько
возрастает, что признаки разложения могут быть тем или иным
способом фиксированы достаточно быстро. При этом считают,
ч то если из двух сравниваемых в. в. при некоторой повышенной
температуре первое оказалось более стойким, то и при нор-
мальной температуре оно будет обладать большей стойкостью,
чем второе. Подобные соображения логически вполне правильны,
но практически не всегда оправдываются опытными данными.
Дейстрительно, не исключена возможность, что из двух сравни-
ваемых в. в. при температуре например 135° и'затем при тем-
пературе 106,5° в первом случае окажется более стойким одно,
а в другом случае—1 другое. Причины-таких расхождений в оценке
стойкости при различных температурах заключаются в том, что
рост скоростей разложения в различных температурных интер-
валах вообще неодинаков у разных в. в. Единственным выходом
из указанного затруднения является стандартизация методов по-
верки стойкости. ' 1 ’
Перейдем к краткому ознакомлению с практически приме-
няющимися способами испытаний химической стойкости в. в.
Проба Абеля при 65°. Наблюдение при испытании пи-
.роксилина ведется следующим образом. Небольшая навеска (1,3 а)
предварительно высушенного при 50° пироксилина помещается
в пробирку определенных размеров, погружаемую затем в во-
дяную баню, имеющую температуру 65°. Пробирка закрывается
при этом пробкдй, к которой на платиновом или стеклянном
крючочке подвешена полоска иодо-крахмальной бумажки (при-
готовленной пропитыванием фильтровальной бумаги водным
' 165
DL Scientific Heritage of Russia . . .
раствором йодистого калия с. крахмалом), смоченной наполовину
раствором глицерина в воде. При выделении из навески пиро-
ксилина, после нахождения его в .указанных температурных усло-
виях в течение большего или меньшего времени, окислов азота
последние улавливаются иодо-крахмальной бумажкой причем
происходит освобождение иода из йодистого калия, и на грани-
це смоченной и сухой частей бумажки появляется сине-бурая по-
лоска, отвечающая цвету образовавшегося соединения иода с
крахмалом. Хороший пироксилин дает показание пробы не ранее
чем через 20 минут. Точность пробы зависит от соблюдения ряда
условий. Проба имеет- преимущественное значение для поверки
пироксилина на полноту отмывки его от кислот.
Эта же проба применяется и для динамитов, но наблю-
дение в этом случае ведут при 75°.
Простая проба Вьеля при 106,5°. Навески- пироксилина
(или пороха) в особых стаканчиках с плотно закрывающи-
мися крышками помещаются в гнезда вращающейся этажерки
’термостата (д’Арсонваля), температура в котором строго под-
держивается на требуемой высоте (рис. 17). В качестве инди-’
катора применяется синяя лакмусовая бумажка, устанавливаемая
колечком в стаканчик ранее засыпки в него навески пироксили-
на. Хороший пироксилин должен дать красное окрашивание
индикаторной бумажки не ранее чем через 6 часов.'
Так называемая повторная проба Вьеля заключается в том,
что к одной и той-же навеске пробу’Вьеля применяют много-
кратно, до тех пор, пока ^красное окрашивание индикаторной бу-
. маги не начинает наступать через 1 час. Стойкость пироксилина
при этом,оценивается суммой числа часов, необходимых для на-
гревания пироксилина для достижения' указанной степени его раз-
ложения. Хороший пироксилин должен по этой пробе показывать
стойкость не меньше 60 часов.
t Проба взвешиванием заключается в ежедневном опреде-
лении веса пробы пороха, нагреваемой при 75°, или 95°,
или 110° в течение продолжительного времени (недели и даже
месяцы). Получающаяся убыль в весе в процентах от веса взятой
пробы заносится на диаграмму в виде ординат; абсциссами слу-
жат числа суток соответствующих наблюдений. Эти данные поз-
воляют вычертить для испытуемого образца пороха’ или пиро-
ксилина кривую, изучение которой дает возможность определить
весь ход нарастания скоростей разложения данного образца.
Проба эта дает весьма ценные результаты, но условия выполне-
ния ее практически крайне обременительны.
Проба Бергмана и Юнка при 132° (рис. 18) применяется
как для пироксилина (преимущественно), так и для пороха.
Навеска в. в. в 2 г помещается в особую пробирку а, снабженную
приспособлением, позволяющим поглощать в воде выделяю-
щиеся окислы .азота. Окисляя образовавшуюся при этом азоти-
стую кислоту в азотную, определяют затем общее количество
d2 ^cQentific Heritage of Russia
зотной кислоты по способу Тимана-Шу’льц'е. Расчет ведется
на количество выделившейся окиси азота. Хороший пироксилин
должен дать при 2-часовом нагревании в условиях этой пробы
не более 2,5 см* окиси азота на 1 г пироксилина.
Проба Обермюллера при 140° заключается в определении
давления, развиваемого газообразными продуктами разложения
пироксилина, взятого в количестве 2 г при 1-часовом нагревании.
При выполнении этой пробы навеска пироксилина помещается в осо-
бую пробирку, из которой перед началом опыта выкачивают воздух.
Рис. 17. Схема термостата
д’Арсонваля.
Рис. 18. Прибор Бергмана и Юнка.
а —пробирка с поглощателем,
Ъ —термостат с пробирками.
Проба Талиани является в сущности усовершенствованной
пробрй Обермюллера, отличаясь от последней деталями аппа-
ратуры; в отличие от пробы Обермюлдера в пробе Талиани
давление газов передается на ртутный манометр не непосред-
ственно, а при помощи особого-запора из парафина. Это усовер-
шенствование исключает возможность концентрирования газов
в соединительной трубке, ведущей к’манометру, и поэтому газы
могут развить свое полное- динамическое действие. .»
Из новейших проб для определения химической стойкости
следуем упомянуть предложенную в 1925 г. Ганзеном пробу, по
которой стойкость в., в. определяется при помощи измерения
‘ 167
DL Scientific Heritage of Russia
концентрации ионов водорода. 'Сущность пробы такова: для
испытания одновременно отвешивается 9 образчиков в. в., кото-
рые помещаются в особых пробирках в термостат, имеющий
температуру 110°. Каждый час вынимается одна пробирка,
после х/,-часового охлаждения на воздухе содержимое^пробирки
взбалтывается с водой, затем добавляют воду до особой метки
на пробирке, вновь взбалтывают и затем быстро определяют
количество заключающихся в воде азотистой и азотной кислот
по концентрации ионов водорода.
Проба эта отличается достаточной точностью и .видимо
в ближайщее время найдет широкое применений в лабораторной
практике. .
Приводим результаты испытаний некоторых в. в. по пробе
Ганзена: -
Продолжит, нагревания, час. Тол • Тетрил Гексоген • Тэн •
• 0 • 6,55 - 6,47 6,53 6,86
1 6,51 3,11 - 3,04
2 6,51 2,95 5,81 2,65
3 6,34 1 2,33
4 6,34 2,88 2,22
5 6,27 — 5,73 —
6 » 6,27 — — - — Бурые пары
7 ’• 6,25 2,73
8 6,22 2,69 . 5,67 *
Из перечисленных способов испытаний химической
стойкости в. в. несомненное преимущество имеют те из
них, которые являются пробами количественного харак-
тера. . '
Вопросы для повторения
1. Кадие основные требования предъявляются к в. в.' при их допуске к прак-
тическому применению на работах? •
2. Что называется механической стойкостью в. в. и- какими способами она
оценивается?
5. Зависит ли механическая стойкость в. в. от химической стойкости?
4. Что называется химической стойкостью в. в. и для каких в. в. она имеет
особое значение?
5. Почему необходимо постоянное наблюдение химической стойкости храня-
щихся в. в.? •
6. Каковы теоретические предпосылки испытаний стойкости в. в. при по-
вышенной тимпературе?
7. В чем сущность испытания пироксилина по пробе Вьел.я при 106,5°?
8. Какие преимущества имеют пробы количественного порядка перед пробами
Абеля и Вье-ля? • .
9. В чем состоит сущность пробы Обермюллер а-Т а л и а н и?
10. Является ли определение температуры воспламенения в.' в. также в сущ-
ности пробой химической стойкости в. в.?
168
DL Scientific Heritage of Russia
ОТДЕЛ XIV
АНТИГРИЗУТНОСТЬ в. в.
§ 50. Основные вопросы антигризутности в. в.
Широкий прогресс применения в. в. на различного рода ра-
ботах достаточно быстро выдвинул требование их специализации;
в зависимости от характера и условий работ оказались необходи-
мыми те или иные особые качества у применяемых в. в. Наибо-
лее требовательным потребителем в этом отношении является
во всех странах рудничная промышленность (не считая армии),
выдвигающая для применяемых в рудниках в. в. особое тре-
бование так называемой безопасности, или антигризутности.
Необходимость и содержание этого требования определяются
следующим: 4
1. При подземных работах в галлереях всегда имеется извест-
ный процент угольной пыли,, кроме того в воздухе галлерей
может заключаться часто больший или меньший процент метана,
выделяющегося из глубин породы через щели в последней. '.На-
личие угольной пыли создает угрозу образования опасной взрыв-
чатой смеси ее с воздухом (с кислородом воздуха) — для обра-
зования такой смеси, по Брунсвигу, достаточно нахождения
10 г угольной пыли в 1 л3 воздуха.
Наличие метана, образующего в смеси.с воздухом так' назы-
ваемый рудничный газ, представляет также большую опасность,
так как рудничный газ сохраняет свою способность к взрыву при
содержаний метана в пределах от 6 до 13 объемов в 100 объе-
< мах смеси его с воздухом.
2. Для .возбуждения взрыва указанных смесей взрыв заряда
в. в. при ведении работ в таких опасных по газу и пыли галле-
реях естественно может оказаться вполне достаточным импуль-
сом, так как из шпуров во многих случаях выбивается пламя (рас-
каленные продукты взрывчатого разложения) крайне высокой
температуры, вполне достаточной для воспламенения указанных
смесей; кроме того вследствие быстроты реакции разложения
в. 'в. слои атмосферы, непосредственно примыкающие к месту
взрыва заряда, могут оказаться подвергнутыми в кратчайший
срок столь значительному сжатию, что температура их может
быстро подняться выше температуры воспламенения ' газовой
смеси. .
Примечание. Что последнее возможно, видно из того, что при адиа-'
батическом сжатии воздуха на 200 ат его температура поднимается до 1000°.
Несомненно, что борьба с возможностью взрыва ука-
занных рудничных смесей должна вестись в двух направ-
лениях: применением разного рода технических пред-
осторожностей от засорения воздуха галлерей угольной
пылью и метаном (тщательная вентиляция) и примене-
169
DL Scientific Heritage of Russia
нием при работах только таких в. в., которые дают
наименьшую температуру взрыва и состав которых от-
вечает условиям наименьших пламенных явлений.
• Вопрос об изучении в, в. в этих отношениях поставлен- был
в должном объеме сравнительно недавно; имеющийся в данное
время опытный и теоретический материал еще не исчерпывает
этого вопроса .полностью ввиду крайней его сложности,- однакр
основные факторы, характеризующие антигризутные свойства
в. в., уже могут быть определены достаточно точно.
Изучение вопроса велось в'двух основных направлениях:
а) пределы и условия -взрывчатости различных рудничных
смесей,
б) необходимые требования к в. в. для уменьшения пламенных
явлений при взрыве и определение зависимости последних от
. различных свойств в. в. - .
В отношении пределов взрывчатости газовых смесей уста-
новлено: . . .
а) Для смеси угольной пыли с воздухом пределы взрывча-
тости с достаточной точностью не могут быть определены, так'
как они зависят в значительной мере от химического состава
и физических свойств различных сортов угольной пыли. Найдено,
что в 1. л;3 воздуха полностью сгорает 108 а и неполностью
(до СО) 216 г угольной пыли..Понятно, что практически верхний
предел взрываемости должен быть, значительно выше. Низший
предел взрываемости этой смеси можно принять равным, по
Брунсвигу, 10 а пыли на 1 ма ^оздуха, как было указано выше.
Наибольшей воспламеняемостью* обладает мелкая пыль; свежая
пыль образует легче взрывчатые смеси с воздухом, чем лежалая.
б) Для метана пределы взрывчатости смесей его с воздухом
были указаны выше: от 6 до 13 объемов в 100 объемах газовой
смеси. Установлено, что присутствие угольной пыли понижает
предел взрываемости этой смеси до 3%.
в) Пределы' взрываемости рудничных взрывчатых смесей
вообще значительно зависят также от энергии начального им-
пульса, начальной температуры и давления; повышение началь-
ной температуры или. повышение давления вообще расширяют
границы взрывчатости этих смесей, особенно у верхнего предела.
г) Температура воспламенения рудничных смесей лежит
в пределах 700 — 800°. Для воспламенения газовых смесей ха-'
рактерно так называемое явление замедления, особенно часто
наблюдаемое в присутствии инертны^.газов; замедление в воспла-
менении при температуре воспламенения (700 — 800°) достигает
10 секунд, при 1000° — 1 секунды, а при 2200° замедления уже.
не наблюдается.
Изучение влияния различных свойств .в. в. на их антигризут-'
ность дало следующие основные выводы:
1. Вероятность воспламенения уменьшается с пони-
жением температуры взрыва в. в.
• • • •
170 , • - .
DL Scientific Heritage of Russia
Это положение выдвигает следующие требования к в. в.:
а) наименьшая температура взрыва;
б) ограничение веса заряда — различное для разных в. в.;
в) преимущественное применение в. в. с примесями, способ-
ными понижать температуру взрывчатого разложения в. в.;
г) создание таких условий взрывания заряда в. в., при кото-
рых теплота разложения в. в. в наиболее полной форме перехо-
дила бы в механическую работу внутри шпура. *
Первому условию, как должно быть понятно из пройденного
курса, в наибольшей мере могут удовлетворять некоторые аммо-.
нийно-селитровые в. в., имеющие относительно невысокую
температуру взрыва. Хотя изменением составных частей этих
в. в. — процентным увеличением содержания аммонийной сели-
тры—и можно было бы понизить температуру взрыва таких в. в.
весьма значительно, однако последнее связано с риском значи-
тельного понижения -работоспособности этих в. в, и поэтому
не может быть рекомендовано.
Второе условие выдвигается по той причине, что с ростом
величины заряда уменьшается потеря тепла на нагревание окру-
жающей среды и следовательно растет температура взрыва.
Так как величина пламени зависит и от состава в. в., то величину
предельного заряда устанавливают для каждого отдельного сор-
та в. в. и для тех условий, в которых данное в. в.’ предполо-
жено применять. Величина заряда в. в. и способ расположения
его в массиве должны в наибольшей мере отвечать условию
наибольшего превращения энергии' взрыва в механическую
работу, которая должна быть законченной не ранее окончания
разложения всего заряда в. в. Выбор величины предельного
заряда производится путем предварительных испытаний в. в.
в так называемых опытных штреках, в которых условия взры-
вания в. в. искусственно создаются такие же, как и в практи-
ческой обстановке. Величина предельного•заряда для разных
в. в. обыкновенно указывается в .соответствующих официальных
‘ инструкциях. '
Третье условие, которое рекомендуется для повышения анти-
гризутности в. в., достаточно оправдало свою целесообразность
на практике. У^ке давно для уменьшения температуры взрыва
и следовательно температуры пламени применялись ’добавки
к в. в. различного рода неорганических солей, содержащих кри-
сталлизационную воду, а также хлориды щелочных металлов. Роль
этих солей сводится к тому, что на испарение и разложение их затра-
чивается значительное количество тепла, и следовательно темпе-
ратура взрыва и температура пламени снижаются. Так по данным
французской антигризутной комиссии*добавлением некоторых со-
лей к динамитам удавалось снизить температуру взрыва с 3000°
почти до 1000°. Однако значительного добавления этих ве-
ществ приходится избегать, так как наличие их одновременно
приводит и к значительному снижению взрывного эффекта? Ин-
тересны предложения использовать такие .соли' также в качестве
. . • -171
DL Scientific Heritage of Russia • •
забивки шпуров — в этих условиях предполагается роль их как
пламегасителей. Теоретически интересным является различие
в пламегасящей способности у различных, даже весьма близких
по химической природе, веществ: замена в австрийском „про,-
грессите“ 6% солянокислого анилина таким же количеством
азотнокислого анилина вызывает например значительное увели-
чение пламени, следовательно последнее соединение обладает
несомненно меньшими пламегасящими свойствами.
Четвертое условие для повышения антигризутных свойств
в. в. — возможно полный переход теплоты разложения в меха-
ническую работу в шпуре — вообще трудно осуществимо: этому
условию скорее других могут удовлетворить в. в., обладающие
большой скоростью детонации, а так как величиной скорости
детонации при прочих равных условиях определяется степень
бризантности в. в., было бы необходимым применять сильно
бризантные вещества, что однако нежелательно, так как с рос-
том бризантности антигризутные свойства в. в. (см.-ниже) вообще
понижаются. Наиболее полного расхода теплоты разложения на
механическую работу в шпуре стараются поэтому достичь другими
путями: подбором наивыгоднейшего диаметра патрона и шпура,
тщательностью забивки; высота забивки для угольных шахт на-
пример даже декретирована.
2. Вероятность воспламенения понижается с умень-
шением продолжительности и длины пламени.
Правильность этого положения подтверждена работамиВ и л ля
исследовавшего значительное количество разных в. в. Им най-
дено, что продолжительность пламени колеблется для разных
в. в. в весьма широких пределах: от 0,0002 секунды для безопасного
в. в. аммонкарбонита и до 0,25 секунды для дымного пороха..
Величина пламени зависит от количества тепла, выделяемого
при взрыве, состава продуктов разложения и возможности,
вторичных реакций между ними. Вообще следует ожидать, что
в. в., дающие наиболее полное и в то же время быстрое сгорание,
должны обладать наименьшей продолжительностью и длиной
пламени.
Фотографическое исследование пламенных явлений устано-
вило, что величина и продолжительность пламени в значитель-
ной мере для некоторых в. в. определяется так называемым
явлением вторичного пламени. Это явление, по данным Билля
и Каста, наиболее отчетливо'выражено у в. в., в продуктах раз-
ложения которых имеются газы, могущие сгорать с кислородом
воздуха при некоторых температурных условиях, как-то: СО,Н2.
Возможность явления вторичного пламени, как доказано Кастом,
в значительной мере зависит от того, под каким давлением
происходит взрыв в. в.,— чем это давление выше, тем возможность
получения вторичного пламени меньше. ;
Вторичные пламенные явления чрезвычайно опасны в усло-
виях рудничных работ. Мерой борьбы с возможностью их
172
DL Scientific Heritage of Russia
является введение в состад в. в. хлоридов, в частности хлористого
натрия, рекомендуется также применение двууглекислой соды.
Примечание. Явление вторичного пламени между прочим имеет чрез-
вычайное значение и при артиллерийской стрельбе: при стрельбе из орудий •
крупных калибров обычно наблюдается значительное пламя, возникающее вслед-
ствие воспламенения газов взрыва при соприкосновении их с воздухом. По пред-
ложению Дотриша, с указанным явлением, парализующим возможность маски-
ровки артпозиций, борются, помещая за пороховым зарядом особый, небольшой
заряд из определенного количества щелочных солей в мелко измельченном виде—
облако пыли из таких солей крайне затрудняет горение смеси газов взрыва
с воздухом. f
3. Вероятность воспламенения понижается при при-
менении в. в. не слишком высокой бризантности.
Правильность этого положения следует из того, что с рос-
том бризантного действия увеличивается действие газов взрыва
на соседние гризутные слои атмосферы. Эго действие раньше*=
всего сводится к крайне быстрому сжатию, которое, как указано
выше, может быть вполне достаточным для нагревания слоев
рудничного газа, подвергшихся такому сжатию до температур
воспламенения. Кроме того при работе по углю высокобр^зант- ’
ными в. в. возможно появление значительных количеств каменно-
угольной пыли, что резко повысит гризутную опасность..С другой
стороны, в соответствии с изложенным выше, значительное
уменьшение бризантных свойств в. в. также не может быть,
рекомендовано.
Поскольку бризантное действие, как известно, зависит и от
плотности вещества и от скорости его детонации, а также и от
теплоты реакции, все указанные, факторы имеют известное значе-
ние для быстроты нарастания опасных давлений.
4. Антигризутность в*, в. в значительной мере опреде-
ляется составом газообразных продуктов их разложения.'
Выше было уже указано, что наличие в продуктах разложе:
ния горючих газов является причиной вторичных пламенных яв-
лений, повышающих значительно гризутную опасность. Поэтому-
теоретически в большей мере антигризутными должны считаться
те в?в., которые дают исключительно продукты полного сгорания.
Это. основное положение однако может значительно искажаться;
под влиянием-различных факторов, иногда даже трудно учиты-
ваемых. Так карбониты, имеющие в продуктах разложения го-
рючие газы, достаточно антигризутны, в то же время вещества,,
обладающие некоторым излишком кислорода, часто имеют вовсе’
недостаточную антигризутность. Очевидно, что в конечном итоге
не только качество, но и количество образовавшихся газов и со-
отношение их с количеством кислорода в смеси рудничного газа
определяют большую или меньшую опасность воспламенения;
последнего, •> ...
. Антигризутность в. в.. Определяется помимо указанного и це-
лым рядом практически хусловий их применения. Относительно
недавно например было установлено, -что причиной нескольких
17»
DL Scientific Heritage of Russia
взрывов гремучего газа в рудниках в Германии было применение
при работах электроде'тонаторов в алюминиевых гильзах. Оказа-
лось, что частицы алюминиевой гильзы, не сгоревшие при взрыве,
быстро вследствие приобретенной ими при взрыве высокой темпе-
ратуры окисляются за счет кислорода воздуха, причем коли-
чество выделяемого при этом тепла вполне достаточно для
воспламенения гремучего газа. Установлено также, что причиной
взрыва гремучего газа'может быть загоревшаяся или .тлеющая
изоляционная заливка электродетонаторов, выброшенная взрывом.
Вопросы технической безопасности при применении в. в.
в рудниках требуют дальнейшего углубленного изучения. За по-
следнее' время имел место целый ряд крупных несчастий вслед-
ствие происшедших в шахтах взрывов рудничных газов. Причину
взрывов следует искать не только в тех или иных нарушениях
/травил взрывных работ под землей, но и в недостаточном еще
умении полностью учесть все факторы, повышающие гризутную
опасность.
. е Вопросы для повторения
1. Какие условия применения в. в. в рудниках определяют необходимость
особых требований к .ним в отношении безопасности?
2. Каковы пределы взрывчатости смесей метана с воздухом и угольной пыли
с воздухом и от каких факторов могут зависеть эти.пределы?
3. В чем заключается явление замедления воспламенения и какое практи-
ческое значение оно может иметь?
4. Какие требования должны быть предъявлены к в. в. для уменьшения ве-
роятности воспламенения рудничных смесей вследствие высокой температуры
взрыва в. в.?
5. В чем заключается требование предельного заряда?
6. -.Какие примеси вводятся в состав в. в. для понижения температуры
взрыва? ’ *
7. Какими факторами определяются продолжительностями. длина пламени? .
8. В чем состоит явление вторичного пламени и какое 'оно имеет значение
для гризутной опасности?
9. Как зависит вероятность воспламенения от бризантности в. в. и от со-
става газообразных продуктов разложения?
10. Почему для подземных работ .не могут быть допущены пикриновая
кислота и пироксилин?
DL Scientific Heritage of Russia
ПРИЛОЖЕНИЕ
' При'использовании настоящего курса как учебник-a при про-
хождении программы по теории в. в. может быть рекомендовано
следующее: .
1) Программа курса может быть поставлена на основе пред-
посланного тексту оглавления при условии некоторой детализа-
ции содержания отдельных пунктов.
2) Вся программа может быть удобно разбита на две основ-
ные части: а) §§' 1—30 включительно и б) §§ 30 — 50 включи-
тельно. Первая из этих частей дает все основные сведения о яв-
лении взрыва’ и в. в.,. вторая, углубляя основные сведения,
знакомит с методикой расчета главнейших характеристик в. в. Из
предоставленного на проведение курса числа учебных часов
рекомендуется на первую часть выделить 30 — 35% рабочего
времени.
3) Детализация программы допускает разбивку курса на 11 тем
(заданий), а именно-: тема перйая — §§ 1—3, вторая — §§ 3 —11,
Третья — §§ 12 — 21, четвертая — §§ 22 — 30, пятая—§§ 31—36,
шестая — §§ 37—- 40, седьмая — §§ 41—43, восьмая — § 44, девя-
тая — §§ 45 — 47, десятая — §§ 48 — 49 и одиннадцатая — § 50. При
такой разбивке каждая из тем (заданий) имеет цельность содержа-
ния и последовательность изложения. .
4) Расчет времени на отдельные задания должен быть увязан
как с объемом материала к каждой теме, так- и с трудностью
его усвоения. Последнее зависит в значительной мере и от уело-,
вий преподавания курса — фактической подготовки учащихся по
общим дисциплинам, практического знакомства’их с в. в. и воз-
можности сочетания теоретических занятий с работой в лабора-
тории (по.второй части курса). '
5) Прохождение каждой темы должно строго отражать ее
целевую ‘установку. Например изучение первой темы должно дать
отчетливое представление о сущности явления взрыва и основное
понятие о в. в., причем разбору значения отдельных факторов,
определяющих явление взрыва, и сравнению в. в. с другими сго-
рающими веществами должно быть уделено особое внимание.
Изучение пятой темы должна преследовать в основном ознаком-
ление учащихся с методикой расчета и определения состава
продуктов взрывчатого превращения вещества, причем преподава-
•
. 175
DL Scientific Heritage of Russia
телем; должны быть подчеркнуто указаны зависимость состава
продуктов разложения от условий разложения, значение вторич-
ных реакций и в особенности значение количества и качества
продуктов разложения для расчета практически важных харак-
теристик в. в.
6) Самостоятельная проработка учащимися тем должна основ-
ным элементом иметь решение различных задач. В частности от-
четливое усвоение второй части курса обязательно предполагает
самостоятельное решение задач по всякого рода расчетам. При
достаточном навыке учащихся в проведении элементарных расче-
тов рекомендуется углублять задания, увязывая их с*практичес-
кими вопросами. Так например могут быть предложены задачи
по расчету необходимого процентного состава взрывчатой смеси,
имеющей определенные компоненты, для получения заранее за-
данного давления при взрыве при данной плотности заряжания,
расчеты бризантного действия различных в. в., расчеты действи-
тельной работы в. в. и т. д.
DL Scientific Heritage of Russia
Аннотация
В книге даны в относительно сжатом изложении основные
теоретические сведения и положения об явлении взрыва,
взрывчатых веществах и их особых качествах и приведены
данные по опытному определению и расчету всех основных
величин, характеризующих качество и работоспособность
взрывчатых веществ.
Назначение книги—учебное пособие при прохождении курса
теории взрывчатых веществ. Об'ем даваемого материала
и план книги отвечают типовой программе курса теории
взрывчатых веществ ВТУЗ'ов, преимущественно тех, прог-
раммы которых предполагают изучение также и практики
ведения взрывных работ.
Scientific Heritage of Russia
ЗАМЕЧЕННЫЕ ОПЕЧАТКИ
Стра- Строка Напечатано Нужно
ница сверх}’’
19 42 Раствор раствор (коллоидный сту-
день)
20 8 ’ применение использование
23 41 * инициальному инициирующему
T9 43 твердыми. «разными
22,23 , не нужна сноска внизу страницы
32 и инертные инерГные и неактивные
9 3 инертных инертных и неактивных
37 35 тетран трометиланилнн тетраритрометиланилин
47 30 последняя последнее
64 46 инициальной инициирующей
69 16 расстояние расстояние • м
76 6 такой вопрос среды такой вопрос:
86 15 гуппе группе
87 13 (метан) (метан, аммиак)
99 14 Ко второй группе К группе
T9 25 первой группы с положительным
кислородным балансом
107 20 (С/' - С/") Л'8 (С/" - С") N3
n 30 Qh-. + Qkp — Qkf — Qkp +
Л с; - с?. с;.- с,.'
•> 99 - с; п н . П 19
113 11 (V -) (Г - if)
118 28 эти вещества окислы этих веществ
123 83 ’ ?Z =- Р V РУ «м» ——
Т' ’ Т 'Г г
132 6 0 о,
99 15 Обтюраторы 01 и О2 Обтюратор 01 обеспечи-
обеспечивают вает
133 4 впуска выпуска
DL Scientific Heritage of Russia
Н. А. СОКОЛОВ
КУРС ТЕОРИИ
ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ
ГОСГОРИЗДАТ 1933
DL Scientific Heritage of Russia