Текст книги "Взрыв и взрывчатые вещества"

Автор книги: Константин Андреев

сообщить о нарушении

Текущая страница: 2 (всего у книги 8 страниц)

1. Горение и взрыв

Каждый из нас, кто по личному участию в войне, кто по кинокартинам, знаком со взрывом – этим мощным и грозным явлением. В дни Великой Отечественной войны от взрывов, организованных бесстрашными советскими партизанами, взлетали на воздух вражеские эшелоны и склады, рушились мосты под ногами оккупантов. Сила взрывчатых веществ в виде различных боеприпасов была в руках доблестных советских воинов главным средством для подавления вражеской обороны, при разгроме армий гитлеровских захватчиков.

Сегодня, в мирные дни, взрыв раскрывает нам богатства земных недр, помогает прокладывать пути через горы, преграждает течение рек, является нашим помощником в героическом созидательном труде.

Что же такое взрыв и как он действует?

Взрыв представляет собой крайне быструю химическую реакцию, в результате которой взрывчатое вещество превращается в газы. Эта реакция протекает с выделением большого количества тепла. Например, взрыв килограммового заряда тротила может произойти за одну стотысячную долю секунды. Вследствие чрезвычайной быстроты реакции образующиеся газы не успевают за это время заметно расшириться и занимают вначале объем, немногим больший объема, который занимало взрывчатое вещество. Этот объем в несколько тысяч раз меньше, чем тот, который занимали бы газы взрыва при атмосферном давлении. Известно, что давление газа тем больше, чем меньше объем сосуда, в котором он находится. Поэтому газы в момент взрыва оказывают огромное давление, действующее как мощный удар. Это давление так велико, что его нельзя непосредственно измерить каким-либо известным прибором без того, чтобы этот прибор не разрушился при таком измерении. По теоретическим расчетам давление взрыва для некоторых взрывчатых веществ достигает сотен тысяч атмосфер.

По мере удаления от взорвавшегося взрывчатого вещества действие взрыва быстро падает; однако при взрывах больших количеств взрывчатых веществ давление даже на расстоянии нескольких километров достаточно, чтобы выбить стекла в окнах домов.

Возникает естественный вопрос: почему же взрыв протекает с такой огромной быстротой? Ведь с химической стороны те реакции, которые идут при взрыве, очень похожи, а иногда и тождественны реакциям, происходящим при горении топлива. В основном это окисление (соединение с кислородом) углерода с образованием углекислого газа (СО₂) или окиси углерода (СО) и водорода с образованием воды (Н₂O).

Более того, и сами взрывчатые вещества в большинстве своем способны не только взрываться, но и гореть. Тот же тротил, если его поджечь, может гореть, и притом довольно медленно, спокойнее и медленнее, чем, скажем, бензин. Наоборот, самое простое горение, например, горение угля, можно поставить в такие условия, что оно будет протекать как сильнейший взрыв. Если взять тонко измельченный уголь, например в виде сажи, и распылить его в воздухе так, чтобы образовалось пылевое облако, то при поджигании такого облака произойдет взрыв. Более сильный взрыв можно получить, если сажу пропитать жидким воздухом или кислородом.

Почему же горение в обычных условиях протекает медленно и за счет чего может быть достигнуто его ускорение?

Горение угля является химической реакцией соединения углерода с кислородом воздуха. Скорость химических реакций зависит от температуры и от давления. С повышением температуры скорость реакции быстро возрастает; если температуру повысить на 10 градусов, то скорость реакции увеличится в два – четыре раза. Расчет показывает, что если от комнатной температуры перейти к температуре в 1000 градусов, то эта скорость возрастет во много миллиардов раз. При увеличении давления скорость химических реакций также возрастает – для некоторых реакций пропорционально давлению, а для других даже быстрее – пропорционально давлению в квадрате, то есть если повысить давление от 1 до 1000 атмосфер, скорость реакции увеличится в 1000², или в миллион раз.

При горении угля выделяется много тепла. Один килограмм угля дает при сгорании около 8000 больших калорий. Этого количества тепла хватило бы для нагрева до кипения 8 ведер воды. За счет выделения большого количества тепла при горении достигается очень высокая температура, особенно, если уголь горит в чистом кислороде. При горении на воздухе, содержащем, как известно, только 21 процент кислорода, выделяющееся тепло расходуется не только на нагрев образующегося углекислого газа, но и на нагрев азота. Температура получается поэтому ниже, но все же весьма высокая – она может превышать 2000 градусов. Таким образом, реакция горения угля происходит при очень высокой температуре, и скорость ее могла бы быть чрезвычайно большой. Несмотря на это, горение протекает медленно. Причина этого заключается в том, что реакция может идти только на поверхности куска угля, где он соприкасается с воздухом а эта поверхность обычно невелика.

Из сказанного ясно, что для ускорения горения надо с одной стороны, увеличить поверхность угля и, с другой облегчить доступ к ней кислорода воздуха. Это и достигается тонким измельчением угля и распылением его в воздухе так, чтобы каждая пылинка была окружена нужным для сгорания количеством кислорода.

Представим себе, что мы имеем уголь в виде кубиков с длиной ребра 10 сантиметров. Поверхность одного такого кубика будет равна 600 квадратным сантиметрам. Измельчим теперь каждый кубик в частицы той же формы, но с длиной ребра в одну тысячную сантиметра. Тогда поверхность будет составлять уже не 600, а шесть миллионов квадратных сантиметров, то есть увеличится в 10 000 раз. Соответственно уменьшится и время сгорания частицы угля и оно сможет протекать крайне быстро.

Однако тонкое смешение участников реакции, которое необходимо, чтобы она могла протекать быстро, само по себе еще не всегда достаточно для получения взрыва Это видно хотя бы из того, что даже такие взрывчатые вещества, как тротил, пироксилин и другие, в которых и горючие элементы (углерод и водород) и кислород входят в состав одной и той же молекулы, при поджигании способны к медленному горению.

Почему это так и что нужно для того, чтобы получить взрыв?

Поднесем на короткое время к открытой поверхности заряда тротила, вставленного в жестяной стакан,^[2] небольшое пламя. При этом поверхностный слой тротила нагреется, скажем, до 200 градусов. В нагретом слое будет идти химическая реакция с выделением тепла. Одновременно тепло будет отдаваться следующему слою тротила и в окружающий воздух. При 200 градусах скорость реакции и количество выделяющегося при ней тепла невелики. В каждую единицу времени тепловые потери будут больше прихода тепла. Поэтому температура в слое будет падать, реакция прекратится и тротил не загорится.

Повторим опыт, но будем держать пламя дольше, чтобы тротил нагрелся на поверхности до 400 градусов. Если мы теперь отнимем пламя, то температура в слое тротила не только не понизится, но будет возрастать и он воспламенится. При 400 градусах химическая реакция в тротиле идет так быстро, что тепла выделяется больше, чем его теряется вследствие теплоотдачи, и дальнейший разогрев слоя, приводящий к воспламенению, идет сам по себе.

Однако, хотя реакция при горении и быстрая, но идет она только в тонком, нагретом пламенем слое, так как остальной тротил еще холодный. В результате горения образуются газы с высокой температурой. Они нагревают следующий слой тротила, вызывая в нем быструю реакцию. Этот процесс повторяется от слоя к слою, пока не сгорит весь тротил.

Нагрев слоя, вступающего в реакцию, происходит при горении путем теплопроводности. Передача тепла теплопроводностью – довольно медленный процесс. В этом легко убедиться, погрузив, например, конец чайной ложки в горячий чай. Ощущение тепла дойдет до руки только через несколько секунд.

Поскольку передача тепла при горении происходит медленно, то и скорость распространения горения мала. При горении с торца заряд тротила высотой 10 сантиметров сгорает за 15 минут.

Допустим теперь, что вместо того, чтобы поджигать тротиловый заряд, мы произведем по нему очень сильный удар, подобный тому, какой испытал бы он при попадании в него винтовочной пули, но еще более резкий. При таком ударе верхний слой тротила сожмется и сильно разогреется, подобно тому как разогревается поверхность наковальни от удара по ней молота. Вследствие высокой температуры в слое пройдет химическая реакция. Скорость ее будет при этом гораздо выше, чем при горении, так как здесь возникнет не только высокая температура, но и большое давление, созданное ударом. А давление, как мы видели, также сильно ускоряет реакцию. Образовавшимся газам некуда расширяться: с одной стороны ударяющая поверхность, с другой – тротил. Поэтому газы будут иметь очень большое давление, которое сожмет соседний слой тротила. Сжатие вызовет в этом слое разогрев и быструю химическую реакцию. Таким образом, как и при горении, реакция, начавшись на поверхности заряда, будет распространяться по нему вглубь, пока не прореагирует все взрывчатое вещество.

Основное, качественное отличие взрыва от горения заключается в том, что при взрыве разогрев, вызывающий реакцию, передается не теплопроводностью, а сжатием. Передача энергии сжатием, или, как называют этот процесс, ударной волной, происходит несравненно быстрее, чем теплопроводностью, – со скоростью, достигающей нескольких километров в секунду.

Если взять длинный металлический стержень, на один конец его положить руку, а по другому ударить молотком, то будет казаться, что рука ощущает толчок в момент удара. Это ощущение ошибочно; действие удара распространяется по стержню с определенной скоростью и доходит до руки через некоторый промежуток времени. Однако этот промежуток времени слишком мал, и для нашего осязания моменты удара и восприятия его рукой неразличимы, подобно тому как неразличимы для глаза отдельные кадры кинокартины.

В тротиловом заряде взрыв распространяется от одного конца до другого за одну стотысячную долю секунды, в миллион раз быстрее, чем при горении. Это время так мало, что если мы будем смотреть на взрывающийся заряд, нам покажется, что взрыв произошел мгновенно и одновременно во всех его частях. На самом деле это не так: взрыв распространяется по взрывчатому веществу с определенной, очень большой скоростью, которая может быть измерена точными физическими методами. Скорость распространения взрыва в различных взрывчатых веществах заключается между 1 и 8,5 километра в секунду.

Для тротила она равна 7 километрам в секунду. Взрыв в тротиле распространяется в 20 с лишним раз быстрее, чем звук в воздухе, и в 8 раз быстрее, чем летит винтовочная пуля; при такой скорости путь от Москвы до Ленинграда был бы пройден за полторы минуты.

Чем больше скорость распространения взрыва, тем сильнее и резче удар, производимый газами взрыва, тем больше дробящее действие взрыва.

Это действие можно еще более усилить, направляя его на определенный, небольшой участок разрушаемого объекта, например брони, которую нужно пробить. Такое сосредоточение действия взрыва основано на явлении так называемой кумуляции (от латинского слова «кумуляцио» – увеличение), впервые наблюдавшемся известным русским военным инженером М. М. Боресковым еще в 1864 году, но широко использованном только во время второй мировой войны.

Явление кумуляции можно пояснить таким опытом (рис. 1). На стальную плиту поставлены два цилиндрических заряда взрывчатого вещества одинаковых размеров, но один сплошной, а другой с конической выемкой в нижней части. Если эти заряды взорвать, то сплошной заряд даст на плите вмятину на большой площади, но малой глубины, а заряд с выемкой, меньший по весу, пробьет плиту насквозь, хотя и на малой площади. Такое сосредоточение действия взрыва объясняется тем, что газы взрыва, движущиеся от поверхности конуса, встречаются на оси его и образуют мощную тонкую струю, пробивающую стальную плиту.

Рис. 1. Схема действия кумулятивного заряда.

Пробивное действие получается еще сильнее, если коническая выемка имеет металлическую облицовку небольшой толщины. Тогда кумулятивная струя включает в себя тяжелый металл, движущийся с огромной скоростью, и врезается в сталь, как нож в масло.

В минувшей войне задача борьбы с броней (танки, бронетранспортеры, доты и др.) получила важнейшее значение. Для этой цели был использован кумулятивный принцип устройства заряда бронебойных боеприпасов, в первую очередь противотанковых снарядов. Схема устройства такого снаряда показана на рис. 2. При ударе снаряда о броню взрывается чувствительный головной взрыватель; его взрыв передается по центральной трубке капсюлю-детонатору, находящемуся в донной части снаряда; капсюль-детонатор через промежуточный детонатор вызывает взрыв разрывного заряда, имеющего кумулятивную выемку с металлической облицовкой.

Рис. 2. Схема устройства кумулятивного снаряда.

Пробивное действие кумулятивного снаряда основывается не на большой его скорости, то есть не на большой энергии удара, как у обычных бронебойных снарядов, а на действии взрыва заряда взрывчатого вещества, снабженного кумулятивной выемкой и взрывающегося в момент удара снаряда о броню.

2. Три класса взрывчатых веществ

История открытия взрывчатых веществ – героические страницы в летописи химии. Часто химик, получая новое соединение, не подозревал о том, что оно способно взрываться, и дорого – потерей пальцев, глаз, а иногда и жизни – оплачивал свое открытие.

Некоторые взрывчатые вещества, открытые химиками, настолько чувствительны, что взрываются от малейшего прикосновения.

Примером такого вещества может служить йодистый азот – порошок черного цвета, образующийся при взаимодействии йода с раствором аммиака. Во влажном виде этот порошок не взрывается, но если дать ему высохнуть, то он становится таким чувствительным, что взрывается от самого слабого воздействия, например от прикосновения бородки птичьего пера. Йодистый азот взрывается даже от сильного света, например от вспышки магниевого состава, применяемого при фотографировании.

Понятно, что такие сверхчувствительные взрывчатые вещества не могут иметь практического значения, так как опасность взрыва при обращении с ними чрезмерно велика. И если бы химия знала только взрывчатые соединения типа йодистого азота, то взрывчатые вещества не получили бы того применения, какое они имеют в наше время.

Следует указать, что нет прямой связи между количеством энергии, которую нужно затратить для возбуждения взрыва взрывчатого вещества, и количеством энергии, которую оно дает при взрыве. Это относится не только к взрывчатым веществам. Зажечь дрова, например, легче, чем каменный уголь, хотя при горении угля тепла выделяется вдвое больше.

Представим себе камень, лежащий на возвышении. Если столкнуть его с этого возвышения, то он будет падать, приобретая все большую и большую скорость. Очевидно, что усилие, которое нужно, чтобы вызвать падение камня, не зависит от того, на какой высоте он находится. Скорость же и кинетическая энергия, которые приобретает падающий камень, тем больше, чем больше высота падения.

Учеными были открыты взрывчатые вещества, превосходящие йодистый азот по силе действия и в то же время обладающие несравненно меньшей чувствительностью. Возбудить взрыв таких взрывчатых веществ теплом и ударом настолько трудно, что некоторые из них долгое время после их открытия даже не считались взрывчатыми. Так, пикриновая кислота, которая была открыта в 1788 году, в течение почти ста лет использовалась только как желтая краска. И лишь в 1873 году было установлено, что эта краска является сильнейшим взрывчатым веществом; вскоре после этого ее начали применять для снаряжения артиллерийских снарядов.

Тротиловый заряд не взрывается от удара при падении на землю с любой высоты. Тротил не взрывается даже при простреле обычной винтовочной пулей. Чтобы вызвать его взрыв, требуется удар еще большей резкости. Добавим, что и зажигаются такие взрывчатые вещества, как тротил или пикриновая кислота, с трудом; например, зажечь тротил гораздо труднее, чем бумагу или керосин. А некоторые взрывчатые вещества от спички вообще не загораются.

Относительно малая чувствительность современных взрывчатых веществ к удару и к трению очень важна для безопасности их применения как в горном деле, так и в военной технике.

При горных взрывных работах патроны взрывчатого вещества вводят в выбуренный в породе шпур (цилиндрическое углубление); при этом взрывчатое вещество может подвергаться трению о стенки шпура.

Далее обычно одновременно взрывают несколько шпуров; если заряд в одном из них по тем или иным причинам не взорвался, то взрывчатое вещество попадает в отколотую взрывом породу и при разборке и погрузке ее может подвергаться ударам.

Если порода не разрушена, там, где находился невзорвавшийся заряд, то для его ликвидации, ввиду того, что разряжать шпур сложно, обычно бурят рядом новый шпур, направляя его так, чтобы конец находился около невзорвавшегося заряда; в новый шпур вводят новый заряд, при взрыве которого взрывается и отказавший заряд. Бывает, однако, что направление нового шпура установлено неточно и бур попадает в отказавший заряд.

Во всех этих случаях, если взрывчатое вещество обладает большой чувствительностью к трению и к удару, возможно возникновение взрыва, обычно приводящее к ранению или гибели горняка. Такие случаи – нередкое явление при применении нитроглицериновых или хлоратных взрывчатых веществ. Именно по этой причине взрывчатые вещества этих типов были сняты с применения в горной промышленности в нашей стране.

Еще меньше должна быть чувствительность взрывчатых веществ при их применении в военном деле. Так, например, для разрывного заряда артиллерийского снаряда не могут быть применены взрывчатые вещества значительной чувствительности, взрывающиеся от толчка при выстреле.

Каждый знает, что если поезд или автомашина резко трогается, то пассажир испытывает толчок в обратном направлении. Происходит это потому, что любое тело обладает инерцией и стремится сохранить то состояние движения или в данном случае покоя, в котором оно находилось.

Когда при выстреле из орудия снаряд под действием пороховых газов, давящих на его дно, начинает двигаться, то заложенный в нем заряд взрывчатого вещества, подобно пассажиру, испытывает толчок. Многие взрывчатые вещества не могут выдержать такого толчка и взрываются от него. В этом случае снаряд разрывается не у цели, а в стволе орудия или сразу же как только вылетит из него. В результате выходит из строя орудие, поражается орудийный расчет. Понятно, что такие случаи совершенно недопустимы.

Еще меньше должна быть чувствительность взрывчатого вещества к толчкам и ударам, чтобы его можно было применять для снаряжения бронебойных снарядов обычного типа, которые имеют большую скорость встречи с броней.

Разрывной заряд такого снаряда, помимо толчка при выстреле, испытывает еще более сильный толчок при ударе о броню. Если взрывчатое вещество чувствительно, то оно может взорваться от этого удара прежде, чем снаряд пробьет броню. В этом случае поражения, наносимые взрывом, будут гораздо меньшими. В одном из крупнейших морских сражений первой мировой войны – Ютландском – английские снаряды, попадая в немецкие корабли, наносили им относительно малый ущерб. Эти снаряды были снаряжены пикриновой кислотой, чувствительность которой к удару слишком высока для ее применения в бронебойных снарядах, и они взрывались, не успев проникнуть в корпус корабля.

По этим причинам для снаряжения снарядов не применяются такие взрывчатые вещества, как нитроглицерин или динамиты на его основе, хотя по энергии взрыва нитроглицерин в полтора раза превосходит тротил и с точки зрения получения наибольшего разрушительного действия применение нитроглицерина было бы желательно.

Чувствительность взрывчатого вещества к удару ограничивает его применение и для снаряжения авиабомб. Заряд авиабомбы не должен взрываться от удара падающей бомбы о грунт или иную преграду. В зависимости от установки взрывателя этот взрыв производится обычно с тем или иным замедлением, в течение которого авиабомба успевает проникнуть на достаточную глубину в то сооружение (здание, блиндаж и т. п.), которое она должна разрушить.

По всем этим причинам в боеприпасах, как правило применяют относительно малочувствительные взрывчатые вещества.

Чувствительность некоторых взрывчатых веществ к внешним воздействиям настолько мала, что это иногда и в наше время приводило к недооценке возможности взрыва, имевшей катастрофические последствия. На немецком химическом заводе в Оппау в числе других продуктов производилась удобрительная смесь, состоящая из аммиачной селитры и сернокислого аммония. Завод работал круглый год, но смесь вывозилась в сельские районы только осенью. Готовый продукт ссыпали в заводские склады. При длительном хранении рыхлый порошок слеживался в сплошную камнеобразную массу. Дробление этой массы обычными механическими способами при разгрузке складов было затруднительным, и на заводе применили для этой цели взрывной способ. Предварительно обычными испытаниями установили, что смесь не взрывается. Было произведено около двадцати тысяч подрывов слежавшейся смеси, и вдруг при очередном подрыве, утром 21 сентября 1921 года, склад, а вместе с ним и весь завод взлетели на воздух. На месте взорвавшегося склада образовалось озеро длиной 165, шириной около 100 и глубиной около 20 метров (рис. 3). Взрывом были вызваны большие разрушения и в городе. Число убитых при взрыве превысило 500 человек.

Рис. 3. После взрыва на химическом заводе в Оппау.

Последующие широкие исследования, проведенные в разных странах, показали, что в известных условиях, которые, очевидно, и имели место при взрыве в Оппау, данная смесь способна взрываться. После этого случая взрывное рыхление подобных смесей было запрещено, и теперь допускается только механическое дробление, которое не может вызвать их взрыва.

Число взрывчатых веществ, подобных тротилу или пикриновой кислоте, не взрывающихся от зажигания или слабого удара, велико.

Все такие вещества составляют основной класс взрывчатых веществ: они называются дробящими или вторичными взрывчатыми веществами. Первое название – дробящие – обусловлено тем, что эти взрывчатые вещества используются для целей дробления; смысл второго названия будет пояснен ниже.

То, что вторичные взрывчатые вещества не взрываются в обычных условиях от пламени, а также от ударов умеренной силы, очень важно для безопасности их производства и применения. В процессе производства взрывчатое вещество приходится иногда нагревать, и при недосмотре возможны перегрев и самовоспламенение. В ряде случаев взрывчатые вещества подвергаются механической обработке. При применении взрывчатых веществ тоже нельзя полностью избежать толчков и ударов. Наконец, возможны пожары при производстве и хранении взрывчатых веществ, и бывает, что они загораются.

Если бы взрывчатое вещество во всех этих случаях не просто сгорало, а давало взрыв, то каждое его воспламенение приводило бы к разрушительной катастрофе.

Примерами таких катастроф могут служить те пожары на заводах взрывчатых веществ, при которых горение взрывчатого вещества по некоторым не всегда установленным причинам переходило во взрыв.

В конце прошлого столетия в испанской гавани Сантандере возник пожар на пароходе, груз которого состоял из 2000 тонн железа и нескольких сот ящиков динамита. Часть ящиков была спешно переброшена на берег. Пожар тем временем продолжал разрастаться, а на набережной собралась, как это в таких случаях обычно бывает, большая толпа зрителей. Представитель пароходства по ошибке заявил, что на пароходе не осталось больше динамита. Через два часа после начала пожара внезапно произошел сильнейший взрыв; полкорабля взлетело в воздух, и разбросанными осколками было убито пятьсот и тяжело ранено более тысячи человек.

В 1935 г., в период усиленной подготовки гитлеровской Германии к войне, на заводе взрывчатых веществ в Рейнсдорфе по неизвестной причине загорелся тротил в мастерской переработки отходов производства. Необходимых устройств для тушения горения не было, оно усилилось и перешло во взрыв. В результате разлета осколков аппаратов, раздробленных взрывом, он передался в другие мастерские завода и вызвал в них пожары и взрывы, разрушившие почти весь завод. Общее число пострадавших превысило 800, из них 80 человек были найдены убитыми или вообще не были найдены.

Если бы воспламенение взрывчатого вещества всякий раз приводило ко взрыву подобно тому, как это было в описанных случаях, то это сделало бы производство и широкое применение взрывчатых веществ практически невозможным. Однако, к счастью, это не так. Известно много случаев, когда при пожарах на заводах и складах порохов и взрывчатых веществ большие их количества, достигающие десятков тонн, сгорали без взрыва.

Однако посмотрим на этот вопрос с другой стороны. Если взрывчатое вещество не взрывается от поджигания, а только от сильного удара, то спрашивается: как же вызывать его взрыв в реальных условиях применения? Представим себе, например, заряд взрывчатого вещества, помещенный в узком и длинном углублении, выбуренном в горной породе. Чтобы произвести по этому заряду сильный механический удар, достаточный для возбуждения взрыва, потребовалось бы сложное устройство, приводимое в действие на расстоянии и уничтожающееся при каждом взрыве. Это было бы слишком дорого и поэтому практически нецелесообразно, а в условиях военного применения, как правило, и неосуществимо. Значит, нужен какой-то другой, более простой, способ производить удар по заряду взрывчатого вещества.

Именно такая задача и стояла перед техникой взрывного дела сто лет назад, когда надо было внедрить в горное дело взамен слабого по действию, но взрывающегося от пламени дымного пороха открытые к тому времени первые вторичные взрывчатые вещества – пироксилин и нитроглицерин. Пионерами в решении этого вопроса были русские исследователи, знаменитый химик проф. Н. Н. Зинин и военный инженер В. Ф. Петрушевский. В 1854 году они предложили применять нитроглицерин для снаряжения снарядов и мин и разрабатывали практические способы возбуждения его взрыва.

В царской России работы Зинина и Петрушевского не получили развития; однако они стали известны энергичному и инициативному шведскому предпринимателю и инженеру А. Нобелю. Последний заимствовал идеи русских ученых, разработал на их основе способ применения нитроглицерина для взрывных работ и широко внедрил его в практику горного дела.

Задача надежного возбуждения взрыва вторичных взрывчатых веществ была окончательно разрешена применением для этой цели взрывчатых веществ другого класса – инициирующих взрывчатых веществ: гремучей ртути, азида свинца и др. Основной особенностью этих взрывчатых веществ является то, что горение их, вызванное поджиганием, очень быстро, иногда практически мгновенно, переходит во взрыв.

Если крупинку инициирующего взрывчатого вещества – азида свинца – положить на лист жести или на стеклянную пластинку и поджечь, то происходит взрыв, пробивающий в жести или в стекле отверстие. Действие взрыва настолько местное, резкое, что сама стеклянная пластинка остается целой, и трещин обычно не образуется (рис. 4).

Рис. 4. Действие инициирующих взрывчатых веществ. Слева – крупинка азида свинца, поджигаемая на стеклянной пластинке; справа – отверстие, пробитое в стеклянной пластинке взрывом азида.

Если немного азида свинца поместить на заряд вторичного взрывчатого вещества и поджечь, то взрыв азида производит такой сильный удар по вторичному взрывчатому веществу, что взрывается и оно.

На практике возбуждение взрыва на основе этого принципа осуществляется при помощи капсюля-детонатора. В простейшем своем виде он представляет собой гильзочку (рис. 5), металлическую или бумажную, диаметром 6–7 миллиметров, в которую запрессовано небольшое количество (1–2 грамма) инициирующего взрывчатого вещества. Капсюль-детонатор помещается в заряде вторичного взрывчатого вещества (рис. 6); при поджигании (тем или иным способом) инициирующее взрывчатое вещество в капсюле-детонаторе взрывается и вызывает взрыв вторичного взрывчатого вещества.

Рис. 5. Устройство капсюля-детонатора.

Рис. 6. Заряд взрывчатого вещества с введенным в него капсюлем-детонатором.

Поэтому взрывчатые вещества этого класса и называются инициирующими, то есть «начинающими», взрывчатыми веществами (от латинского слова «инициаре» – начинать).

В отличие от них взрывчатые вещества типа тротила, взрыв которых в условиях практического применения возникает вторично – от взрыва инициирующего взрывчатого вещества в капсюле-детонаторе, называются вторичными.

Так как инициирующие взрывчатые вещества взрываются от пламени, искры и т. п., производство их более опасно. Опасность усугубляется тем, что взрывчатые вещества этого класса обладают и большой чувствительностью к удару и трению. При этом удар всегда приводит не к горению, а к взрыву.

Однако инициирующих взрывчатых веществ требуется по сравнению с вторичными очень мало, и при соблюдении жестких мер предосторожности опасность случайного взрыва при их изготовлении может быть практически предотвращена. К тому же некоторые из инициирующих взрывчатых веществ, как, например, старейшее из них и применяемое до сих пор – гремучая ртуть, большую часть производственного процесса проходят во влажном состоянии, в котором они утрачивают как свою чувствительность к механическим воздействиям, так и способность взрываться от пламени.

Некоторые вторичные взрывчатые вещества, например тротил, в литом виде обладают такой малой чувствительностью, что не взрываются даже от капсюля-детонатора.

В этих случаях используется «ступенчатое» возбуждение взрыва, широко применяемое в различного рода боеприпасах. В основной заряд помещается промежуточный детонатор – небольшой заряд вторичного взрывчатого вещества, обладающего более высокой чувствительностью, например того же тротила, но не в литом, а в прессованном виде, еще лучше – более сильного: тетрила, тэна и т. п. При взрыве капсюль-детонатор вызывает взрыв промежуточного детонатора, от которого в свою очередь происходит взрыв основного заряда.

При возбуждении взрыва капсюлем-детонатором поджигание капсюля должно производиться на расстоянии, так, чтобы от взрыва не пострадал взрывник. Это достигается применением электрического способа возбуждения взрыва. В капсюль-детонатор (рис. 7) введены проводники. Концы этих проводников соединены короткой тонкой проволочкой, окруженной легко воспламеняющимся составом. При пропускании тока проволочка накаливается, состав воспламеняется и зажигает инициирующее взрывчатое вещество в капсюле-детонаторе.