Общие сведения о взрывчатых веществах. Взрывчатые вещества, их классификация и свойства
Подрывные работы, т.е.работы, производимые с помощью взрывчатых веществ, являются одной из основных задач инженерного обеспечения боевых действий войск.
Подразделения родов войск и специальных войск выполняют подрывные работы при:
фортификационном оборудовании позиций и районов в условиях мёрзлых грунтов и скальных пород;
устройстве заграждений и проделывании проходов в них;
уничтожении и разрушении объектов, сооружений, вооружения и техники;
устройстве майн для оборудования переправ на замерзших водных преградах;
ведении работ по защите мостов и гидросооружений во время ледохода и при выполнении других задач инженерного обеспечения.
Общие сведения
Взрывчатыми веществами (ВВ) называются химические соединения или смеси, которые под влиянием определённых внешних воздействий способны к быстрому самораспространяющемуся химическому превращению с образованием сильно нагретых и обладающих большим давлением газов, которые, расширяясь, производят механическую работу.
Взрывчатые вещества - очень мощный источник энергии. При взрыве одна 400 г. тротиловая шашка развивает мощность до160 млн.л.с.
Взрыв это химическое превращение вещества из одного состояния в другое. С химической точки зрения взрыв - тот же процесс, что и горение топлива, основанное на окислении кислородом горючих веществ (углерода и водорода), но распространяющийся по взрывчатому веществу с большой переменной скоростью, измеряемой сотнями или тысячами метров в секунду.
Процесс взрывчатого превращения, обусловленный прохождением ударной волны по взрывчатому веществу и протекающий с постоянной для этого вещества сверхзвуковой скоростью называется детонацией.
Возбуждение взрывчатого превращения ВВ называется инициированием . Для возбуждения взрывчатого превращения ВВ требуется сообщить ему необходимое количество энергии (начальный импульс), которая может быть передана одним из следующих способов:
механическим (удар, трение, накол);
тепловым (искра, пламя, нагревание);
электрическим (нагревание, искровой разряд);
химическим (реакция с интенсивным выделением тепла);
взрывом другого заряда ВВ (взрыв капсюля-детонатора или соседнего заряда).
Классификация взрывчатых веществ
Все ВВ, применяемые при производстве подрывных работ и снаряжении различных боеприпасов делятся на три основные группы:
инициирующие;
бризантные;
метательные (пороха).
ИНИЦИИРУЮЩИЕ - особо восприимчивые к внешним воздействиям (удару, трению, воздействию огня). К ним относятся:
гремучая ртуть (фульминат ртути);
азид свинца (азотистоводороднокислый свинец);
тенерес (тринитрорезорцинат свинца, ТНРС);
БРИЗАНТНЫЕ (дробящие) - способные к устойчивой детонации. Они более мощны и менее чувствительны к внешним воздействиям и в свою очередь подразделяются на:
ВВ ПОВЫШЕННОЙ МОЩНОСТИ , к которым относятся:
тэн (тетранитропентраэритрит, пентрит);
гексоген (триметилентринитроамин);
тетрил (тринитрофенилметилнитроамин).
ВВ НОРМАЛЬНОЙ МОЩНОСТИ :
тротил (тринитротолуол, тол, ТНТ);
пикриновая кислота (тринитрофенол, мелинит);
ПВВ-4 (пластит-4);
ВВ ПОНИЖЕННОЙ МОЩНОСТИ (амиачноселитренные ВВ):
аммониты;
динамоны;
аммоналы.
МЕТАТЕЛЬНЫЕ (пороха) - ВВ, основной формой взрывчатого превращения которых является горение. К ним относятся: - дымный порох; - бездымные пороха.
Глава 2
Общие сведения о взрывчатых веществах и
термохимия взрывных процессов
В хозяйственной деятельности людей мы часто встречаемся с взрывными явлениями (взрывами).
В широком смысле слова «взрывом» называется процесс весьма быстрого физического и химического превращения системы, сопровождающийся переходом ее потенциальной энергии в механическую работу.
К примерам взрыва можно отнести:
взрыв сосуда, работающего под высоким давлением (паровой котел, химический сосуд, топливный бак);
взрыв проводника при коротком замыкании им мощного источника электроэнергии;
соударение тел, движущихся с большими скоростями;
искровой разряд (молния при грозе);
извержение вулкана;
ядерный взрыв;
взрыв различных веществ (газов, жидкостей, твердых веществ).
Мы будем изучать взрывы особых веществ, которые широко применяются в народно-хозяйственной деятельности. Точнее сказать, «взрыв» в процессе изучения мы будем рассматривать как основное свойство изучаемых нами веществ – промышленных взрывчатых веществ.
Применительно к ВВ (в частности к ПВВ) под взрывом следует понимать процесс чрезвычайно быстрого (мгновенного) химического превращения вещества, в результате которого его химическая энергия переходит в энергию сильно сжатых и нагревных газов, совершающих работу при своем расширении.
Приведенное определение дает три характерные особенности «взрыва»:
большая скорость химического превращения;
образование газообразных продуктов химического разложения вещества – сильно сжатых и нагретых газов, играющих роль «рабочего тела»;
экзотермичность реакции.
Рассмотрим факторы, определяющие взрыв более подробно.
Экзотермичность реакции является важнейшим условием взрыва. Это объясняется тем, что взрыв ПВВ возбуждается под действием внешнего источника, имеющего незначительный запас энергии. Этой энергии достаточно лишь для того, чтобы вызвать реакцию взрывчатого превращения небольшой массы ВВ, находящейся в точке, на линии или плоскости инициирования. В дальнейшем процесс взрыва распространяется по массе ВВ самопроизвольно от слоя к слою (послойно) и поддерживается за счет энергии, выделяющейся в предыдущем слое. Количество выделяющегося тепла, в конечном счете, определяет не только возможность самораспространения процесса взрыва, но и его полезное действие, то есть работоспособность продуктов взрыва, так как начальная энергия рабочего тела (газов) полностью определяется тепловым эффектом химической реакции «взрыва».
Большая скорость распространения реакции взрывчатого превращения является его характерной особенностью. Процесс взрыва некоторых ВВ происходит настолько быстро, что создается впечатление, что реакция разложения происходит мгновенно. Однако это не так. Скорость распространения взрыва ВВ хотя и является большой, но имеет конечное значение (максимальная скорость распространения взрыва ПВВ не превышает 9000 м/с).
Наличие сильно сжатых и нагретых до высокой температуры газообразных продуктов также является одним из основных условий взрыва. Резко расширяясь, сжатые газы производят удар по окружающей среде, возбуждая в ней ударную волну, которая совершает запланированную работу. Таким образом, скачок (перепад) давлений на границе раздела взрывчатого вещества и окружающей среды, возникающий в начальный момент, является весьма характерным признаком взрыва. Если при реакции химического превращения газообразные продукты не образуются (т.е нет рабочего тела), процесс реакции не является взрывным, хотя продукты реакции могут иметь высокую температуру, не обладая другими свойствами, они не могут создать скачка давлений и, следовательно, не могут совершить работу.
Обязательность наличия всех трех рассмотренных факторов в явлении взрыва проиллюстрируем на некоторых примерах.
Пример 1 Горение угля:
С + О 2 = СО 2 + 420 (кДж).
При горении выделяется тепло (наличие экзотермичности) и образуются газы (есть рабочее тело). Однако реакция горения идет медленно. Поэтому процесс не является взрывчатым (нет большей скорости химического превращения).
Пример 2 Горение термита:
2 Al + Fe 2 O 3 = Al 2 O 3 + 2 Fe +830 (кДж).
Реакция протекает весьма интенсивно и сопровождается большим количеством выделившегося тепла (энергии). Однако, образовавшиеся продукты реакции (шлаки) не являются газообразными продуктами, хотя и имеют большую температуру (около 3000 о С). Реакция не является взрывом (нет рабочего тела).
Пример 3 Взрывчатое превращение тротила:
С 6 Н 2 (NO 2) 3 СН 3 =2СО+1,2СО 2 +3,8С+0,6Н 2 +1,6Н 2 О+
1,4N 2 +0,2 NH 3 +905 (кДж).
Пример 4 Взрывчатое разложение нитроглицерина:
С 3 Н 5 (NO 3) 3 = 3СО 2 +5 Н 2 О + 1,5N 2 + Q (кДж).
Эти реакции протекают весьма быстро, выделяется теплота (реакции экзотермичны), газообразные продукты взрыва, расширяясь, совершают работу. Реакции носит взрывной характер.
Необходимо иметь в виду, что приведенные основные факторы, определяющие взрыв, следует рассматривать не изолированно, а в тесной взаимосвязи как между собой и с условиями протекания процесса. В одних условиях реакция химического разложения может протекать спокойно, в других – носить взрывной характер. В качестве примера можно привести реакцию горения метана:
СН 4 + 2О 2 = СО 2 + 2Н 2 О + 892 (кДж).
Если горение метана происходит небольшими порциями и его взаимодействие с кислородом воздуха осуществляется по фиксированной контактной поверхности, реакция носит характер устойчивого горения (есть экзотермичность, есть газообразование, нет большой скорости процесса – нет взрыва). Если же метан предварительно смешать с кислородом в значительном объеме и возбудить горение, скорость реакции значительно увеличится и процесс может стать взрывным.
Следует заметить, что большая скорость и экзотермичность процесса создает впечатление о том, что ВВ обладают чрезвычайно большим запасом энергии. Однако, это не так. Как следует из данных, приведенных в таблице 2.1, по теплосодержанию (количество тепла, выделившееся при взрыве 1 кг вещества) некоторые горючие вещества намного превосходят ВВ.
Таблица 2.1- Теплосодержание некоторых веществ
Отличие процесса взрыва от обычных химических реакций заключается в большей объемной концентрации выделяющейся энергии. У некоторых ВВ процесс взрыва происходит настолько быстро, что вся выделившаяся энергия в первый момент сконцентрирована практически в начальном объеме, занимаемом ВВ. Достичь такой концентрации энергии при реакциях другого рода, например, от сжигания бензина в автомобильных двигателях, невозможно.
Создаваемые при взрыве большие объемные концентрации энергии приводят к образованию удельных потоков энергии (удельным потоком энергии называется количество энергии, передаваемое через единицу площади в единицу времени, размерность в Вт /м 2) большой интенсивности, что и предопределяет большую разрушающую способность взрыва.
2.1. Классификация взрывных процессов
На характер протекания взрывного процесса и его конечный результат определяющее влияние оказывают следующие факторы:
природа ВВ, т.е его физико-химические свойства;
условия возбуждения химической реакции;
условия, при которых реакция происходит.
Общим в обоих рассмотренных примерах является то, что химическое разложение по массе (объему) тротила происходит последовательно от одного слоя к другому. Однако, скорость распространения реагирующего слоя и сам механизм разложения частиц тротила в реагирующем слое в каждом случае будут совершенно различными. Характер протекания процессов, происходящих в реагирующем слое ВВ, определяет, в конечном счете, и скорость распространения реакции. Однако, справедливо и обратное утверждение: по скорости распространения химической реакции можно судить и о ее механизме. Это обстоятельство и позволило положить скорость реакции взрывчатого превращения в основу классификации взрывных процессов. По величине скорости распространения реакции и ее зависимости от условий взрывные процессы подразделяются на следующие основные виды: горение, взрыв (собственно взрыв) и детонацию .
Процессы горения протекают сравнительно медленно (от 10 -3 до 10 м/с), при этом скорость горения существенно зависит от внешнего давления. Чем больше давление в окружающей среде, тем больше скорость горения. На открытом воздухе горение протекает спокойно. В ограниченном объеме процесс горения ускоряется и становится более энергичным, что приводит к быстрому нарастанию давления газообразных продуктов. В таком случае газообразные продукты горения приобретают способность производить работу метания. Горение является характерным видом взрывчатого превращения порохов и ракетных топлив.
Собственно взрыв по сравнению с горением представляет собой качественно иную форму распространения процесса. Отличительными чертами взрыва являются: резкий скачок давления в месте взрыва, переменная скорость распространения процесса, измеряемая тысячами метрами в секунду и сравнительно мало зависящая от внешних условий. Характер действия взрыва – резкий удар газов по окружающей среде, вызывающий дробление и сильные деформации предметов, находящихся вблизи места взрыва. Процесс взрыва существенно отличается от горения по характеру своего распространения. Если при горении энергия от реагирующего слоя к соседнему невозбужденному слою ВВ передается путем теплопроводности, диффузии и излучения, то при взрыве энергия передается путем сжатия вещества ударной волной.
Детонация представляет собой стационарную форму процесса взрыва. Скорость детонации в процессе взрыва, происходящего в заданных условиях, не изменяется и является важнейшей константой данного ВВ. В условиях детонации достигается максимальное «разрушающее» действие взрыва. Механизм возбуждения реакции взрывчатого превращения при детонации такой же, как и при собственно взрыве, то есть передача энергии от слоя к слою осуществляется в виде ударной волны.
Взрыв занимает промежуточное положение между горением и детонацией. Хотя механизм передачи энергии при взрыве такой же, как и при детонации, все же пренебречь процессами передачи энергии в виде теплопроводности, излучения, диффузии, конвенции нельзя. Вот почему взрыв иногда рассматривают как нестационарный, объединяющий совокупность эффектов горения, детонации, расширения газообразных продуктов и других физических процессов. Для одного и того же ВВ в одних условиях реакцию взрывчатого превращения можно классифицировать как интенсивное горение (порох в стволе орудия). В других условиях процесс взрывчатого превращения этого же ВВ происходит в виде взрыва или даже детонации (например, взрыв того же пороха в шпуре). И хотя при взрыве или детонации присутствуют процессы, свойственные горению, их влияние на общий механизм взрывчатого разложения оказывается незначительным.
2.2. Классификация взрывчатых веществ
В настоящее время известно огромное число химических веществ, способных к реакциям взрывного разложения, их количество постоянно увеличивается. По своему составу, физико-химическим свойствам, по способности к возбуждению в них реакций взрыва и по ее распространению эти вещества существенно отличаются друг от друга. Для удобства изучения ВВ их объединяют в те или иные группы по различным признакам. Мы остановимся на трех основных признаках классификации:
по составу;
по назначению;
по восприимчивости к взрывному превращению (взрывоопасности).
Взрывчатые химические соединения представляют собой неустойчивые химические системы, способные под влиянием внешних воздействий к быстрым экзотермическим превращениям, в результате которых происходит полный разрыв внутримолекулярных связей и последующая рекомбинация свободных атомов, ионов, группы атомов в термодинамически устойчивые продукты (газы). Большинство ВВ этой группы представляют собой кислородсодержащие органические соединения, а их химическая реакция разложения является реакцией полного и частичного внутримолекулярного окисления. Примерами таких ПВВ могут служить тротил и нитроглицерин (как составные части ПВВ). Однако есть и другие взрывчатые соединения (азид свинца, Рb(N 3 ) 2 ), не содержащие кислорода, способные к экзотермическим реакциям химического разложения при взрыве.
Взрывчатые смеси представляют собой системы, состоящие, по крайней мере, из двух химически не связанных между собой компонентов. Обычно один из компонентов смеси представляет собой вещество, относительно богатое кислородом (окислитель), а второй компонент – горючее вещество, совсем не содержащее кислорода, либо содержащее его в количествах, недостаточных для полного внутримолекулярного окисления. К первым – можно отнести дымный порох, эмульсионные ВВ, ко вторым – аммотол, гранулиты и др.
Необходимо отметить, что есть так называемая промежуточная группа взрывчатых смесей:
вещества одинаковой природы (взрывчатые химические соединения) с различным содержанием активного кислорода (тротил, гексоген).
взрывчатое химическое соединение в инертном наполнителе (динамит).
По назначению взрывчатые вещества подразделяются на четыре основные группы:
инициирующие ВВ;
бризантные ВВ (в том числе класс промышленных ВВ);
метательные ВВ (пороха и топлива);
пиротехнические составы (в том числе и ПВВ, дымный порох и другие воспламенители).
Бризантные ВВ обладают большим запасом энергии, менее чувствительны к воздействию начальных импульсов.
Основным видом химического разложения ИВВ и БрВВ является детонация.
Характерным признаком (видом) химического разложения метательных ВВ является горение. Для пиротехнических составов – основным видом реакции взрывного превращения является также горение, хотя некоторые из них способны к реакции взрыва. Большинство пиротехнических составов представляют собой смеси (механические) горючих и окислителей с различными цементирующими и специальными добавками, создающими определенный эффект.
По восприимчивости к взрывчатому превращению взрывчатые вещества подразделяются на:
первичные;
вторичные;
третичные.
К категории третичных относятся ВВ со слабо выраженными взрывчатыми свойствами. Типичными представителями третичных ВВ можно считать аммиачную селитру и эмульсию окислителя в горючем (эмульсионные ВВ). Третичные ВВ практически безопасны в обращении, в них весьма трудно возбудить реакцию разложения. Часто эти вещества относятся к категории невзрывчатых. Однако полное пренебрежение к их взрывчатым свойствам может привести к трагическим последствиям. При смешении третичных ВВ с горючими или при добавке сенсибилизаторов их взрывоопасность повышается.
2.3. Общие сведения о детонации, особенности
детонации промышленных ВВ
Согласно гидродинамической теории детонацией считают перемещение по ВВ зоны химического превращения, ведомой ударной волной постоянной амплитуды. Амплитуда и скорость перемещения ударной волны постоянные, так как диссипативные потери, сопровождающие ударное сжатие вещества, компенсируются тепловой реакцией превращения ВВ. В этом одно из главных отличий волны детонации от ударной волны, распространение которой в химически неактивных материалах сопровождается спадом скорости и параметров волны (затухание).
Детонация различных твердых взрывчатых веществ протекает со скоростями от 1500 до 8500 м/с.
Основной характеристикой детонации ВВ является скорость детонации, т.е скорость распространения по ВВ детонационной волны. Благодаря очень быстрой скорости распространения детонационной волны по заряду ВВ изменения его параметров [давления (Р ), температуры (Т ), объема (V )] во фронте волны происходят скачкообразно, как и в ударной волне.
Схема изменения параметров (Р,Т,V ) при детонации твердого ВВ приведена на рисунке 2.1.
Рисунок 2.1- Схема изменения параметров при детонации твердых ВВ
Давление (Р ) скачкообразно возрастает на фронте ударной волны, а затем в зоне химической реакции начинает постепенно падать. Температура Т так же скачкообразно возрастает. но в меньшей мере, чем Р , а затем по мере химического превращения ВВ несколько возрастает. Объем V , занимаемый ВВ, благодаря высокому давлению уменьшается и остается практически неизменным до конца превращения ВВ в продукты детонации.
Гидродинамическая теория детонации (русский ученый В.А. Михальсон (1890), англ. ученый физик Д. Чепмен, франц. ученый физик Э.Жуге), основанная на теории ударной волны (Ю.Б.Харитон, Я.Б.Зельдович, Л.Д.Ландау), дает возможность, пользуясь данными о теплоте превращения ВВ и о свойствах продуктов детонации (средняя молекулярная масса, теплоемкость и др.), установить математическую зависимость между скоростью детонации, скоростью движения продуктов взрыва, объемом и температурой продуктов детонации.
Для установления этих зависимостей используют общепринятые уравнения, выражающие законы сохранения вещества, количества движения и энергии при переходе от исходного ВВ к его продуктам детонации, а также так называемое уравнение Жуге и уравнение состояния продуктов детонации, выражающее зависимость между основными характеристиками продуктов взрыва. Согласно уравнению Жуге при установившемся процессе скорость детонации D равна сумме скорости движения продуктов детонации за фронтом и скорости звука с в продуктах детонации:
D = +с. (2.1)
Для продуктов детонации «газов», имеющих сравнительно небольшое давление, применяют общеизвестное уравнение состояния идеальных газов:
PV=RT , (2.2)
Где P – давление,
V – удельный объем,
R – газовая постоянная,
Т – температура.
Для продуктов детонации конденсированных ВВ Л.Д. Ландау и К.П. Станюковичем было выведено уравнение состояния:
PV n =const , (2.3)
Где P и V - давление и объем продуктов взрыва в момент их образования;
n = 3 - показатель степени в уравнении состояния для конденсированных ВВ (показатель политропы) при плотности ВВ >1.
Скорость детонации по гидродинамической теории
, (2.4)
Где 
- теплота взрывчатого превращения.
Однако получаемые по этому выражению значения 
всегда завышены, даже с учетом переменного, зависящего от плотности ВВ, значения «n
». Тем не менее, для ряда оценок полезно пользоваться подобной зависимостью в общем виде:
D = ƒ (p
о
)
, (2.5)
Где p о – плотность ВВ.
Для приближенных оценок скорости детонации нового вещества (если нет возможности экспериментального определения ее) можно пользоваться следующим отношением:
, (2.6)
Где индекс «х » относится к неизвестному (новому веществу), а «ЭТ » - к эталонному с известной скоростью детонации при равных плотностях и предполагаемых близких значениях политропы (n ).
Таким образом, скорость детонации зависит от трех основных характеристик ВВ: теплоты его взрыва, плотности и состава продуктов взрыва (через «n » и «М * »).
Превращение ВВ в форме детонации является наиболее желательным, так как оно обеспечивает значительную скорость химического превращения и создает наибольшие давление и плотность продуктов взрыва. Данное положение может быть соблюдено при условии, сформулированном Ю.Б.Харитоном:
, (2.7)
Где - длительность химического превращения ВВ;
- время разбрасывания исходного ВВ.
Ю.Б.Харитон ввел понятие критического диаметра, величина которого является одной из важнейших характеристик ВВ. Соотношение времени реакции и времени разброса позволяет дать правильное объяснение наличия для каждого ВВ критического или предельного диаметра.
Если принять скорость звука в продуктах взрыва через «с» , а диаметр заряда через «d», то время разбрасывания вещества приблизительно можно определить из выражения
. (2.8)
Учитывая, что условием возможности прохождения детонации >,
можно записать 
>,
откуда критический диаметр, т.е. наименьший диаметр, при котором еще может протекать устойчивая детонация ВВ, будет равняться:
d кр =с. (2.9)
Из данного выражения следует, что любой фактор, увеличивающий время разбрасывания вещества, должен способствовать детонации (оболочка, увеличение диаметра). Также будут действовать факторы, ускоряющие процесс химического превращения ВВ в детонационной волне (введение высокоактивных ВВ – мощных и восприимчивых).
Экспериментальные измерения показывают асимптотический характер возрастания скорости детонации с увеличением диаметра заряда. Начиная с предельного диаметра заряда d пр , при дальнейшем его увеличении скорость практически не возрастает (рисунок 2.2).
Рисунок 2.2 - Зависимость скорости детонации D от диаметра заряда d з :
D И -идеальная скорость детонации; d кр –критический диаметр; d пр – предельный диаметр.
Критические геометрические характеристики заряда зависят также от плотности ВВ и его однородности. Для индивидуальных ВВ с увеличением плотности уменьшается d кр , вплоть до области, близкой к плотности монокристалла, где, как показал А.Я.Апин, может наблюдаться некоторое увеличение d кр (например для тротила).
Если диаметр заряда ВВ значительно выше критического, то повышение плотности ВВ приводит к увеличению скорости детонации, достигающей предела при максимально возможной плотности ВВ.
Для аммиачно-селитренных ВВ критические диаметры сравнительно велики. В обычно применяемых зарядах влияние плотности имеет двойственный характер –увеличение плотности вначале приводит к повышению скорости детонации (D ), а затем при дальнейшем увеличении плотности скорость детонации начинает падать и может наступить затухание детонации. Для каждого аммиачно-селитринного ВВ, в зависимости от условий его применения, существует своя «критическая» плотность. Критической называют ту максимальную плотность, при которой (в данных условиях) еще возможна устойчивая детонация ВВ. При небольшом повышении плотности «заряда» выше критической детонация затухает.
Критическая плотность (p кр ) (точки максимума на кривой D= ( о ) ) не является константой того или иного промышленного ВВ, определяемой его химическим составом. Она меняется с изменением физических характеристик ВВ (размеров частиц, равномерности распределения частиц компонентов в массе вещества), поперечных размеров зарядов, наличием и свойствами оболочки заряда.
Исходя из данных представлений, вторичные ВВ делятся на две большие группы. Для ВВ 1-го типа, к которым относятся в основном мощные мономолекулярные ВВ (тротил, гексоген и др.), критический диаметр стационарной детонации уменьшается с увеличением плотности ВВ. Для ВВ 2-го типа, наоборот, критический диаметр увеличивается при уменьшении пористости (увеличении плотности) ВВ. Представителями этой группы являются, например, аммиачная селитра, перхлорат аммония, и ряд смесевых промышленных ВВ: АСДТ (аммиачная селитра + +диз. топливо); эмульсионные ВВ и др.
Для ВВ 1-го типа скорость детонации D цилиндрического заряда диаметром d монотонно растет при увеличении плотности о взрывчатого вещества. Для ВВ 2-го типа скорость детонации сначала растет при уменьшении пористости ВВ, достигает максимума, а затем уменьшается, вплоть до прекращения детонации при так называемой критической плотности. Немонотонное поведение зависимости D= ( о ) для смесевых (промышленных) ВВ связывается с затруднительной фильтрацией взрывных газов, поглощением энергии детонационной волны инертными добавками, многостадийностью взрывного превращения отдельных компонентов, неполным перемешиванием продуктов взрыва компонентов и рядом других факторов.
Считается, что при уменьшении пористости ВВ скорость детонации сначала растет за счет увеличения удельной энергии взрыва Q
V
, так как D ~
, а затем по указанным выше причинам уменьшается.
2.4. Основные характеристики ВВ.
Чувствительность ВВ
С момента появления ВВ установлена их высокая опасность при механических и тепловых воздействиях (удар, трение, вибрация, нагрев). Способность ВВ взрываться при механических воздействиях определяли как чувствительность к механическим воздействиям, а способность ВВ взрываться при тепловом воздействии определяли как чувствительность к тепловым воздействиям (тепловому импульсу). Интенсивность воздействия, или, как говорят, величина минимального начального импульса, необходимого для возбуждения реакции взрывчатого разложения, для различных ВВ может быть различной и зависит от их чувствительности к тому или иному виду импульса.
Для оценки безопасности производства, транспортирования и хранения промышленных ВВ большое значение приобретает их чувствительность к внешним воздействиям.
Существуют различные физические модели возникновения и развития взрыва при локальных внешних воздействиях (ударе, трении). В учении о чувствительности ВВ получили распространение две концепции о причинах возникновения взрыва при механических воздействиях – тепловая и нетепловая. О причинах возникновения взрыва при тепловом воздействии (нагреве) все однозначно и понятно.
Согласно нетепловой теории – к возбуждению взрыва приводит деформация молекул и разрушение внутримолекулярных связей вследствие приложения к веществу некоторых критических давлений всестороннего сжатия или сдвиговых напряжений. В соответствии с тепловой теорией возникновения взрыва энергия механического воздействия диссипирует (рассеивается) в виде тепла, приводящего к разогреву и воспламенению ВВ. В создании представлений о тепловой природе чувствительности ВВ большое влияние оказали идеи и методы теории теплового взрыва, разработанной академиками Н.Н.Семеновым, Ю.Б. Харитоном и Я.Б.Зельдовичем, Д.А.Франк-Каменецким, А.Г.Мержановым.
Поскольку скорость термического разложения ВВ, определяющая возможность протекания реакции по механизму теплового взрыва, является экспоненциальной функцией температуры (закон Аррениуса: k=k о e - Е/RT), то становится понятным, почему не общее количество диссипируемого тепла, а его распределение по объему ВВ должно играть решающую роль в процессах инициирования взрыва. В этой связи представляется закономерным то обстоятельство, что различные пути, по которым механическая энергия превращается в тепло, неравноценны между собой. Эти представления явились отправной точкой для создания локально-тепловой (очаговой) теории инициирования взрыва. (Н.А.Холево, К.К.Андреев, Ф.А.Баум и др.).
Согласно очаговой теории возбуждения взрываэнергия механического воздействия диссипирует не равномерно по всему объему ВВ, а локализируется в отдельных участках, являющихся, как правило, физическими и механическими неоднородностями взрывчатого вещества. Температура таких участков («горячих точек») намного превышает температуру окружающего однородного тела (вещества).
Каковы же причины появления очага разогрева при механическом воздействии на ВВ? Можно считать, что внутреннее трение является основным источником разогрева вязкопластичных тел, обладающих однородной физической структурой. Высокотемпературные очаги разогрева в жидких ВВ при ударно-механических воздействиях в основном связаны с адиабатическим сжатием и разогревом газа или паров ВВ в небольших пузырьках, рассеянных по объему жидкого ВВ.
Каков же размер горячих точек? Предельный размер горячих точек, способных привести к взрыву ВВ при механических воздействиях, составляет 10 -3 – 10 -5 см, необходимое повышение температуры в очагах достигается 400-600 К, а длительность разогрева колеблется от 10 -4 до 10 -6 с.
Л.Г.Болховитинов сделал вывод о наличии минимального размера пузырька, который способен схлопываться адиабатически (без теплообмена с окружающей средой). Для типичных условий механического удара его величина составляет порядка 10 -2 см. Кинокадры схлопывания воздушной полости представлены на рисунке 2.3
Рисунок 2.3 - Этапы схлопывания пузырьков при сжатии
Отчего зависит чувствительность ВВ и какие факторы влияют на ее величину?
К числу таких факторов можно отнести физическое состояние, температуру и плотность вещества, а так -же наличие примесей во взрывчатом веществе. С повышением температуры ВВ его чувствительность к удару (трению) возрастает. Однако столь очевидный постулат не всегда однозначен на практике. В качестве доказательства этого всегда приводится пример, когда заряды аммиачной селитры с добавлением мазута (3 %) и песка (5%), в середину которых помещали стальные пластины, взрывались от прострела пулей при обычной температуре, но не взрывались в этих же условиях при предварительном нагреве заряда до 60 0 С. С.М.Муратов указывал, что в данном примере не учтен фактор изменения физического состояния заряда при изменении температуры и, что особенно важно, – условия межграничного трения между движущимся предметом и зарядом ВВ. Влияние температуры часто нивелируется другими факторами, связанными с температурой.
Увеличение плотности ВВ обычно снижает чувствительность к удару (трению).
Чувствительность ВВ можно целенаправленно регулировать введением добавок. Для снижения чувствительности ВВ вводят флегматизаторы, для увеличения – сенсибилизаторы.
В практике работ часто можно встретиться с такими сенсибилизирующими добавками – песок, мелкие частицы породы, металлическая стружка, частицы стекла.
Тротил, дающий в чистом виде при испытании на чувствительность к удару 4-12 % взрывов, при введении в него 0,25 % песка дает 29 % взрывов, а при введении 5 % песка – 100 % взрывов. Сенсибилизирующее влияние примесей объясняется тем, что включение твердых веществ в ВВ способствует при ударе концентрации энергии на твердых частицах и их острых гранях и облегчает условия создания локальных «горячих очагов».
Вещества с твердостью, меньшей твердости частиц ВВ, смягчают удар, создают возможность свободного движения частиц ВВ и тем самым снижают вероятность концентрации энергии в отдельных «точках». В качестве флегматизаторов обычно используют легкоплавкие вещества, маслянистые жидкости, обладающие хорошей обволакивающей способностью, высокими теплоемкостями: парафин, церезин, вазелин, различные масла. Флегматизатором ВВ является также вода.
2.5. Практическая оценка чувствительности ВВ
Для практической оценки (определения) параметров чувствительности существуют различные методы.
2.5.1. Чувствительность ВВ к тепловому
воздействию (импульсу)
Минимальная температура, при которой в течение условно заданного отрезка времени теплоприход становится больше теплоотвода и химическая реакция вследствие самоускорения принимает характер взрывчатого превращения, называется температурой вспышки.
Температура вспышки зависит от условий испытания ВВ – величины навески, конструкции прибора и скорости нагрева, поэтому условия испытания должны быть строго регламентированы.
Промежуток времени от начала нагревания при заданной температуре до момента возникновения вспышки называют периодом задержки вспышки.
Задержка вспышки бывает тем меньше, чем выше температура, действию которой подвергается вещество.
Для определения температуры вспышки, характеризующей чувствительность ВВ к нагреву, используют прибор «для определения температуры вспышки» (навеска ВВ-0,05 г, минимальная температура, при которой вспышка происходит через 5 мин., после помещения ВВ в нагретую баню).
Температура вспышки составляет для
Более полно чувствительность ВВ к нагреву характеризует кривая, показывающая зависимость
Т всп = ƒ(τ зад).
а в
Рисунок 2.4 - Зависимость времени задержки вспышки (τ зад) от температуры нагрева (о С ) – график «а », и также зависимость в логарифмической форме (координатах Аррениуса) lgτ зад - ƒ(1/Т, К) – график «в ».
2.5.2. Чувствительность к огню
(воспламеняемость)
Промышленные ВВ испытывают на восприимчивость от луча огня огнепроводного шнура. Для этого 1 г ПВВ помещают в пробирку, укрепленную на штативе. В пробирку вводят конец ОША, чтобы он находился на расстоянии 1 см от ВВ. При сгорании шнура луч пламени, воздействуя на ВВ, может вызвать его воспламенение. На взрывных работах применяются только те ВВ, которые в 6 параллельных определениях не дают ни одной вспышки или взрыва. Не выдерживающие такое испытание ВВ, например порох, используют на взрывных работах только в исключительных случаях.
В другом варианте испытания определяют максимальное расстояние, при котором еще воспламеняется ВВ.
Взрывчатые вещества, их классификация и свойства 5
Основные свойства взрывчатых веществ 6
2.МАРКИРОВКА И УПАКОВКА ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ 7
Конвенция о маркировке 8
2.2. Требования к упаковке 9
ПЕРЕВОЗКА ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ И ИЗДЕЛИЙ 10
3.1. Порядок ввоза, вывоза взрывчатых материалов 11
3.2. Опасные грузы,запрещенные к перевозке при любых
обстоятелбствах 12
4.Заключение
5.Список использованных литератур
ОПРЕДЕЛЕНИЕ, ОБОЗНАЧЕНИЯ,СОКРАЩЕНИЯ ВВЕДЕНИЕ
Груз- имущество, перевозимое или принятое к перевозке на воздушных судах, за исключением багажа и почты. Несопровождаемый багаж, оформленный авиагрузовой накладной, также считаетсы грузом.
Ценный груз- это груз которые имеет объявленную ценность для перевозки в размере 1000$ более за каждый кг.
Опасный груз -изделия или вещества, которые при перевозке на
воздушных судах способны создавать частичную угрозу жизни и здоровью пассажиров, безопасности полета и сохранности имущества и которые классифицируются как опасные грузы в Инструкциях по обращению с опасными грузами ИКАО.
Грузоотправитель- лицо или компания, которые передают грузы в ведение других лиц или компаний (экпедитора, перевозчика/оператора перевозки) для его доставки грузополучателю.
Грузовой манифест -перевозочный документ, где отмечаются грузовые отправки, которые будут перевозиться по маршруту следования данног о рейса. Оформляется ответственным перевозчиком или его обслуживающим агентом.
Экcпедитор- посредник, организующий перевозку грузов и или предоставление сопутсвующих услуг по поручению грузоотправителя.
Грузополучатель- лицо имеющий право получит доставленные грузы.
Авиакомпания (перевозчик)- авиационные предприятие, выполняющее комерческие перевозки пассажиров, багажа, груза и почты на собственных или арендованных воздушных судах.
Тара- вес интермодальной транспортной единицы или транспортного средства без груза.
Коммерческий склад - одно или несколько зданий грузового комплекса, предназначенного для проведения операций, связанных с полной обработкой отправляемого и прибывшего груза, а также для размещения средств механизации, внутри складского оборудования.
Введение
Актуальность иследования: Ведение взрывных работ является неотъемлемой частью современных технологических процессов во многих отраслях промышленности,особенно при перевозке на авиалиниях.
Наиболее применяемыми в настоящее время являются простейшие типа ВВ на основе конверсионных материалов, но обладают высокой чувствительностью к механическим воздействиям, токсичны и выделяют большое количество ядовитых газов (СО, NO х), поэтому представляют серьезную опасность для людей и окружающей среды, как при использовании,так и при перевозке.
Цель иследования: целью данной работы является узнать особенностиь организации перевозки взрывчатых веществ, правила транспортировки взрывчатых веществ, классификация и свойства взрывчатых веществ.
Обект иследования: перевозка опасных грузов воздушным транспортом осуществляются во всех развитых странах мира. Эти перевозки имеют более сложную, чем для обычных грузов, организацию и более трудоемкие технологические процедуры. Организация таких перевозок осуществляется строго по правилам перевозок опасных грузов каждого государства и требований ИКАО, изложенных в Технических инструкция по безопасной перевозке опасных грузов по воздуху.
Задачи иследования:
- Узнать правило перевозки взрывчатых веществ.
Укрепление знании по правилам перевозки взрывчатых веществ.
Методы иследования : Знание особенностей перевозки взрывчатых веществ воздушным транспортом.
ВЗРЫВЧАТЫЕ ВЕЩЕСТВА
Взрывчатые вещества - это вещества или изделия, которые при перевозке по воздуху способны создавать значительную угрозу для здоровья, безопасности людей, имущества и которые классифицированы в соответствие с установленными правилами.
Проще говоря, взрыв сродни горению обычных горючих веществ (уголь, дрова), но отличается от простого горения тем, что этот процесс происходит очень быстро, в тысячные и десятитысячные доли секунды. Отсюда, по скорости превращения взрыв делят на два типа - горение и детонация.
При взрывчатом превращении типа горения, передача энергии от одного слоя вещества к другому происходит путем теплопроводности. Взрыв типа горения характерен для пороха. Процесс образования газов происходит достаточно медленно. Благодаря этому, при взрыве пороха в замкнутом пространстве (гильзе патрона, снаряда) происходит выбрасывание пули, снаряда из ствола, но не происходит разрушения гильзы, патронника оружия.
При взрыве же типа детонации процесс передачи энергии обуславливается прохождением ударной волны по ВВ со сверхзвуковой скоростью (6-7 тыс. м. в секунду). В этом случае газы образуются очень быстро, давление возрастает мгновенно до очень больших величин. Проще говоря, у газов нет времени уходить по пути наименьшего сопротивления и они в стремлении расшириться, разрушают все на своем пути. Этот тип взрыва характерен для тротила, гексогена, аммонита и т.п. веществ.
1.Механическое (удар, накал, трение).
2.Тепловое (искра, пламя, нагревание)
3. Химическое (хим.реакция взаимодействия какого-либо вещества с ВВ)
4. Детонационное (взрыв рядом с ВВ другого ВВ).
Различные ВВ по разному реагируют на внешние воздействия. Одни из них взрываются при любом воздействии, другие имеют избирательную чувствительность. Например черный дымный порох хорошо реагирует на тепловое воздействие, очень плохо на механическое и практически не реагирует на химическое. Тротил же в основном реагирует только на детонационное воздействие. Капсюльные составы (гремучая ртуть) реагируют практически на любое внешнее воздействие. Есть ВВ, которые взрываются вообще без видимого внешнего воздействия, но практическое применение таких ВВ вообще невозможно.
Взрывчатыми веществами (ВВ) называются неустойчивые химические соединения или смеси, чрезвычайно быстро переходящие под воздействием определенного импульса в другие устойчивые вещества с выделением значительного количества тепла и большого объема газообразных продуктов, которые находятся под очень большим давлением и, расширяясь, выполняют ту или иную механическую работу. Первым взрывчатым веществом был дымный (черный) порох, появившийся в Европе в XIII веке. В течение 600 лет дымный порох был единственным ВВ. В XIX веке с развитием химии были получены другие ВВ, называемые в настоящее время бризантными. Они были безопасными при обращении с ними, обладали большой мощностью и стойкостью при хранении.
Взрывы пыли (пылевоздушных смесей - аэрозолей) представляют одну из основных опасностей химических производств и происходят в ограниченных пространствах (в помещениях зданий, внутри различного оборудования, штольнях шахт). Возможны взрывы пыли в мукомольном производстве, на зерновых элеваторах (мучная пыль) при ее взаимодействии с красителями, серой, сахаром с другими порошкообразными пищевыми продуктами, а также при производстве пластмасс, лекарственных препаратов, на установках дробления топлива (угольной пыли), в текстильном производстве.
Сжиженные углеводородные газы, аммиак, хлор, фреоны хранятся в технологических емкостях под сверхатмосферным давлением при температуре выше или равной температуре окружающей среды, и по этим причинам они являются взрывоопасными жидкостями.
Четвертую категорию - вещества, содержащиеся при повышенных температурах (водяной пар в котлах, циклогексан и другие жидкости под давлением и при температуре, превышающей точку кипения при атмосферном давлении).
Из физики известно, что энергия и тепло, выделяемые в процессе реакции, находятся в прямой зависимости между собой, поэтому количество энергии, выделяемое при взрыве, и теплота являются важной энергетической характеристикой ВВ, определяющей его работоспособность. Чем больше выделено теплоты, тем выше температура нагрева продуктов взрыва, тем больше давление, а следовательно, и воздействие продуктов взрыва на окружающую среду.
От скорости детонации ВВ зависит скорость взрывчатого превращения, а следовательно, и время, в течение которого выделяется вся энергия, заключенная в ВВ. А это вместе с количеством тепла, выделяющегося при взрыве, характеризует мощность, развиваемую взрывом, следовательно, дает возможность правильно выбрать ВВ для выполнения работы. Для перебивания металла целесообразнее получить максимум энергии в короткий промежуток времени, а для выброса грунта эту же энергию лучше получить за более длительный отрезок времени подобно тому, как при нанесении резкого удара по доске можно ее перебить, а приложив эту же энергию постепенно, только сдвинуть.
Стойкостью называется способность ВВ сохранять в нормальных условиях хранения и применения постоянство своих физико-химических и взрывчатых характеристик. Нестойкие ВВ могут в определенных условиях снижать и даже полностью утрачивать способность к взрыву или же, наоборот, настолько повышать свою чувствительность, что становятся опасными в обращении и подлежат уничтожению. Они способны к саморазложению, а при известных условиях и к самовозгоранию, что при больших количествах этих веществ может привести к взрыву. Следует различать физическую и химическую стойкость ВВ.
Требования к упаковке
Упаковка должна быть прочной, полностью исключать утечку или просыпание взрывчатых веществ или выпадение изделий, обеспечивать их сохранность и безопасность в процессе перевозки (транспортирования) всеми видами транспорта в любых климатических условиях, в том числе при погрузочно-разгрузочных работах, а также при хранении.
1. Требования безопасности при применении взрывчатых веществ и изделий на их основе:
1.1. Взрывчатые вещества и изделия на их основе должны подвергаться испытаниям потребителем в целях определения безопасности при хранении и применении в соответствии с показателями технической документации:
а) при поступлении от изготовителя (входной контроль);
б) при возникновении сомнений в доброкачественности (по внешнему осмотру или при неудовлетворительных результатах взрывных работ (неполные взрывы, отказы);
в) до истечения гарантийного срока хранения. Результаты испытаний должны быть оформлены актом с последующей записью в журнале учета испытаний;
1.2. Не допускается применять и хранить взрывчатые вещества и изделия на их основе с истекшим гарантийным сроком хранения без испытаний, предусмотренных технической документацией.
2. Требования безопасности при перевозке (транспортировании) взрывчатых веществ и изделий на их основе. Перевозка (транспортирование) взрывчатых вещества и изделий на их основе должна осуществляться в соответствии с нормами и правилами перевозки опасных грузов, действующими на единой таможенной территории государств – членов Таможенного союза.
3. Требования безопасности при хранении взрывчатых веществ и изделий на их основе:
3.1. Условия хранения должны исключать влияние окружающей среды на характеристики взрывчатых веществ и изделий на их основе и соответствовать требованиям нормативной и/или технической документации, в том числе руководству (инструкции) по применению;
3.2. Взрывчатые вещества и изделия на их основе на складах должны быть размещены с учетом их совместимости при хранении;
3.3. Временное хранение на складах, пришедших в негодность и бракованных взрывчатых веществ и изделий на их основе, должно осуществляться только в специально выделенном месте, обозначенном 12 предупредительной надписью «ВНИМАНИЕ БРАК». На упаковку с пришедшими в негодность и бракованными взрывчатыми веществами и изделиями на их основе крепится табличка с аналогичной надписью и (или) аналогичная надпись наносится на упаковку;
3.4. При несоответствии показателей, полученных в результате испытаний, показателям, указанным в технической документации, взрывчатые вещества и изделия на их основе не допускаются к применению и должны быть уничтожены в минимально возможные сроки.
Обстоятелбствах
В Перечне опасных грузов «Технических инструкций по безопасной перевозке опасных грузов по воздуху» такие ОГ приведены без присвоение им номера по списку ООН (вместо номера в колонках 2 и 3 Таблицы
написано слово «Запрещено»).
Необходимо иметь в виду, что не представляется возможным перечислить все ВВ, которые запрещены к перевозке на ВС при любых обстоятельствах. Поэтому необходимо следить, чтобы никакие отвечающие данному описанию грузы не предлагались для перевозки.
К ОГ, запрещенным к перевозке при любых обстоятельствах, относятся:
1. Взрывчатые вещества, которые воспламеняются или разлагаются под воздействием температуры 75Со в течение 48 часов;
2. Взрывчатые вещества, содержащие смеси хлоратов с фосфором;
3. Твердые взрывчатые вещества, которые классифицируются как вещества с чрезвычайно высокой чувствительностью механическому удару;
4. Взрывчатые вещества, содержащие как хлораты, так и соли аммония;
5. Жидкие взрывчатые вещества, которые классифицируются как вещества с умеренной чувствительностью к механическому удару;
6. Любое вещество или изделие, предложенное для перевозки, которое способно выделять опасное количество тепла или газа в обычных условиях перевозки по воздуху;
7. Легковоспламеняющиеся твердые вещества и органические перекиси, которые обладают способностью взрываться и которые упакованы таким образом, что в качестве знака дополнительного риска правилами классификации предусматривается использование знака опасности взрыва.
Эксплуатант не принимает опасные грузы для перевозки воздушными судами:
Если ВВ не сопровождаются декларацией грузоотправителя на опасный груз, за исключением случаев, указанных в технических инструкциях, о том, что наличие такого документа не требуется;
Без проверки грузового места, внешней упаковки или грузового контейнера с опасными грузами в соответствии с порядком, установленным в технических инструкциях;
Если упаковочные комплекты не защищены и не снабжены прокладками, предотвращающими повреждение упаковочных комплектов, утечку опасного груза и обеспечивающими осуществление контроля за его перемещением внутри внешней упаковки в обычных условиях перевозки опасных грузов воздушными судами.
Заключение
Одним из видов грузов, которые требуют аккуратной транспортировки с соблюдением всех норм и правил безопасности, являются взрывчатые вещества и изделия, способные в чрезвычайных ситуациях легко воспламеняться и провоцировать взрывы различной мощности. Их перевозка требует особо тщательной подготовки и опыта, поэтому выполнять эту работу, как правило, поручают высококвалифицированным водителям. Однако перед тем как принимать необходимые меры предосторожности, следует определить, к какому типу веществ по степени опасности транспортировки относится тот или иной груз.
Перевозка взрывчатых веществ воздушным транспортом осуществляется согласно федеральным авиационным правилам, ст. 113 Воздушного кодекса РК, а также регулируется, в частности Чикагской конвенцией и Технической инструкцией по перевозке опасных грузов воздушным транспортом ИКАО.
Федеральные авиационные правила устанавливают порядок перевозки воздушными судами гражданской авиации опасных грузов, в том числе ограничения при такой перевозке, правила упаковывания опасных грузов и нанесения маркировочных знаков опасности, обязанности грузоотправителя и эксплуатанта. Эти правила распространяются на полеты воздушных судов гражданской авиации в воздушном пространстве РК, зарегистрированных в Государственном реестре гражданских воздушных судов и (или) эксплуатируемых эксплуатантами, имеющими сертификат (свидетельство) эксплуатанта РК, а также на наземное обслуживание воздушных судов в гражданских аэропортах (аэродромах) РК. Правила не применяются в отношении опасных грузов, необходимых на борту воздушного судна в соответствии с требованиями летной годности и правилами эксплуатации, или для специальных целей, указанных в технических инструкциях.
Уполномоченный орган в области гражданской авиации может предоставить освобождение от выполнения утвержденных Правил. Однако при этом должен быть обеспечен равнозначный уровень безопасности перевозки опасного груза.
К перевозке принимаются только надлежащим образом классифицированные, идентифицированные, упакованные, маркированные, документально оформленные опасные грузы в соответствии с требованиями международных договоров и нормативных правовых актов РФ.
Список использованной литературы
1.Буллер М.Ф. Промышленные взрывчатые вещества / Буллер М.Ф. - Суммы: СумГУ. -2009г. - 225с.
2.Приказ Минтранса РК "Об утверждении авиационных правил "Правила перевозки опасных грузов воздушными судами гражданской авиации" от 05.09.2008 http://base.consultant.ru/cons/cgi/online.cgi?req=doc;base=LAW;n=80410
3. Шиман Л.Н. Безопасность процессов производства и применения взрывчатых веществ марки «ЕРА». / Шиман Л.Н. Диссертация на соискание ученой степени доктора наук. - Павлоград.-2010.-412с.
4.Гольбиндер А.И. Лабораторные работы по курсу теории взрывчатых веществ/ Гольбиндер А.И. - М.:Госвузиздат,1963.-142с.
5.Стрельникова И.А. Актуальные вопросы правового регулирования воздушного сообщения // Современное право. - 2012. - N 3. - С. 94 - 98.
Краткие сведения о взрывчатых веществах 4
Взрывчатые вещества весьма разнообразны по своему химическому составу, физическим свойствам и агрегатному состоянию. Известно много BB, представляющих собой твердые тела, менее распространены жидкие, есть и газообразные, например смесь метана с воздухом.
В принципе взрывчатым веществом может быть любая смесь горючего с окислителем. Самое древнее BB - дымный порох - представляет собой смесь двух горючих (уголь и сера) с окислителем (калиевая селитра). Другой вид подобных смесей - оксиликвиты - представляет собой смесь тонкодисперсного горючего (сажа, мох, опилки и т. д.) с жидким кислородом.
Необходимым условием получения BB из горючего и окислителя является их тщательное смешение. Однако, как бы тщательно ни были перемешаны составные части взрывчатой смеси, невозможно добиться такой равномерности состава, при которой с каждой молекулой горючего соседствовала бы молекула окислителя. Поэтому в механических смесях скорость химической реакции при взрывном превращении никогда не достигает максимального значения. Такого недостатка не имеют взрывчатые химические соединения, в молекулу которых входят атомы горючего (углерода, водорода) и атомы окислителя (кислорода).
К взрывчатым химическим соединениям, молекула которых содержит атомы горючих элементов и кислорода, относятся сложные азотнокислые эфиры многоатомных спиртов, так называемые нитроэфиры, и нитросоединения ароматических углеводородов.
Наиболее широкое применение нашли следующие нитроэфиры: гли- церинтринитрат (нитроглицерин) - C 3 H 3 (ONO 2)3, пентаэритриттетранитрат (тэн) - C(CH 2 0N0 2) 4 , нитраты целлюлозы (нитроцеллюлоза) - [СбНѵ0 2 (ОН) 3 - п (ОШ 2) n]x.
Из нитросоединений в первую очередь следует назвать тринитротолуол (тротил) - C 6 H 2 (N0 2) 3 CH 3 и тринитрофенол (пикриновая кислота) - СбЩ№02)зОН.
Кроме указанных нитросоединений широко применяются нитроамины: тринитрофенилметилнитроамин (тетрил) - C 6 H 2 (N0 2) 3 NCH 3 N0 2 , цик- лотриметилентри-нитроамин (гексоген) - C3H 6 N 6 0 6 и циклотетраметилентетранитроамин (октоген) - C 4 H 8 N 8 0 8 . У нитросоединений и нитроэфиров все, тепло или основная часть тепла при взрыве выделяется в результате окисления горючих элементов кислородом.
Применяют также BB, выделяющие тепло при распаде молекул, на образование которых было затрачено большое количество энергии. Примером подобных BB является азид свинца - Pb(N 3) 2 .
Взрывчатые вещества, относящиеся по своей химической структуре к определенному классу соединений, обладают некоторыми общими свойствами.
Однако в пределах одного класса химических соединений различия в свойствах BB могут быть значительными, так как BB во многом определяются физическими свойствами и структурой вещества. Поэтому классифицировать BB по их принадлежности к определенному классу химических соединений довольно трудно.
Известно большое количество ВВ, отличающихся составом, природой, взрывчато-энергетическими характеристиками и физикомеханическими свойствами. Взрывчатые вещества классифицируются по следующим признакам:
По агрегатному состоянию;
По составу и др.
По практическому применению ВВ делят на три группы:
Инициирующие ВВ (ИВВ);
Бризантные ВВ (БВВ);
Метательные ВВ (МВБ).
ИВВ (лат. injtcere - возбуждать) применяются для инициирования (возбуждения) взрыва разрывных зарядов из БВВ или процесса горения метательных зарядов.
ИВВ характеризуется высокой чувствительностью к простым видам начального импульса (удар, трение, наклон, нагрев) и способностью взрываться в очень малых количествах (сотые, а иногда и тысячные доли грамма).
ИВВ называются первичными ВВ, так как они взрываются от простых начальных импульсов и используются для возбуждения максимально возможной скорости взрывчатого превращения (скорости детонации) вторичных зарядов ВВ.
БВВ (фр. brisant - разбивающий) применяются для совершения разрушительного действия разрывными зарядами боеприпасов и подрывных средств.
Возбуждение детонации БВВ осуществляется, как правило, от первичного заряда ИВВ, а поэтому БВВ называют вторичными ВВ.
БВВ характеризуются сравнительно невысокой чувствительностью к простым начальным импульсам, но достаточной восприимчивостью к взрывному импульсу, имеют высокие взрывчато-энергетические характеристики и способны детонировать при значительно большей массе и размерах заряда ВВ, чем ИВВ.
МВБ - пороха, твердые ракетные топлива. Рассматриваются отдельно.
По агрегатному состоянию ВВ разделяются на три группы:
Твердые (тротил, гексоген, тэн и др.);
Жидкие (нитроглицирин, нитродигликоль и др.);
Газообразные (смеси водорода и кислорода и др.)
Практическое применение для снаряжения боеприпасов нашли лишь
твердые ВВ. Жидкие ВВ используются в качестве компонентов порохов и РТТ, а также для смесевых ВВ, имеющих промышленное значение.
По составу как БВВ, так и ИВВ делятся на 2 группы:
Индивидуальные ВВ, представляющие собой отдельные химические соединения, например гремучая ртуть Hg (ONC) 2 , тротил С 6 Н 2 (Ш 2)зСНз и др.;
Смесевые ВВ, представляющие собой смеси и сплавы взрывчатых и невзрывчатых в отдельности веществ, например, тротил - гексоген; гегсоген - парафин; азид свинца - ТНРС и др.
Взрывчатые вещества - индивидуальные химические соединения или механические смеси разных по своей природе веществ, способные под влиянием внешнего воздействия (инициирующего импульса) к самораспространяющемуся химическому превращению с образованием газообразных продуктов и выделением большого количества тепла, нагревающего их до высокой температуры.
Основные химические компоненты ВВ:
Окислитель;
Горючее;
Добавки.
Окислитель - химические соединения богатые кислородом (нитраты аммония, натрия, калия и др., так называемые селитры - аммиачная, натриевая, калиевая и т.д.).
Горючее - химические соединения богатые водородом и углеродом (моторные масла, дизельное топливо, дерево, уголь и т.д.).
Добавки - химические соединения, обеспечивающие изменение каких-либо параметров взрывчатых веществ (сенсибилизаторы, флегматиза- торы, ингибиторы).
Сенсибилизаторы - вещества, обеспечивающие большую чувствительность ВВ (абразивные вещества - песок, кусочки породы, металлическая стружка; другие, более чувствительные ВВ и т.д.).
Флегматизаторы - вещества обеспечивающие понижение чувствительности ВВ (масла, парафины и т.д.) за счет теплопоглащающей способности.
Ингибиторы - вещества, обеспечивающие понижение пламени при взрыве ВВ (некоторые соли щелочных металлов и др.).
Еще по теме Основные типы взрывчатых веществ по составу и классификация их по применению:
- Условия безопасного применения взрывчатых веществ промышленного назначения
- Совершение преступления с использованием оружия, боевых припасов взрывчатых веществ, взрывных или имитирующих их устройств, специально изготовленных технических средств, ядовитых и радиоактивных веществ, лекарственных или иных химико-фармакологических аппаратов, а также с применением физического или психического принуждения.
- Долбенкин И.Н. и др.. Взрывчатые вещества промышленного изготовления: общие характеристики и способы применения [Текст] : учебно-практическое пособие / Долбенкин И.Н., Ипатов А.Л., Иваницкий Б.В., Ишутин А.В. - Домодедово: ВИПК МВД России,2015. - 79 с., 2015
С тех пор как изобрели порох не прекращается мировая гонка за самую мощную взрывчатку. Актуально это и сегодня, несмотря на появление ядерного оружия.
Гексоген – взрывоопасное лекарство
Еще в 1899 году для лечения воспаления в мочевых путях немецкий химик Ганс Геннинг запатентировал лекарство гексоген – аналог известного уротропина. Но вскоре медики потеряли к нему интерес из-за побочной интоксикации. Только через тридцать лет выяснилось, что гексоген оказался мощнейшим взрывчатым веществом, причем, более разрушительным, чем тротил. Килограммовая взрывчатка гексогена произведет такие же разрушения, как и 1.25 килограмм тротила.
Специалисты-пиротехники в основном характеризуют взрывчатые вещества фугасностью и бризантностью. В первом случае говорят об объеме газа, выделенного при взрыве. Мол, чем он больше, тем мощнее фугасность. Бризантность, в свою очередь, зависит уже от скорости образования газов и показывает, как взрывчатка может дробить окружающие материалы.
10 грамм гексогена при взрыве выделяют 480 кубических сантиметров газа, тогда как тротил – 285 кубических сантиметров. Иными словами, гексаген в 1.7 мощнее тротила по фугасности и динамичнее в 1,26 раза по бризантности.
Однако в СМИ чаще всего использует некий усредненный показатель. Например, атомный заряд «Малыш», сброшенный 6 августа 1945 года на японский город Хиросима, оценивают в 13-18 килотонн в тротиловом эквиваленте. Между тем это характеризует не мощность взрыва, а говорит о том, сколько необходимо тротила, чтобы выделилось столько же тепла, как и при указанной ядерной бомбардировке.
Октоген - полмиллиарда долларов на воздух
В 1942 году американский химик Бахманн, проводя опыты с гексогеном, случайно обнаружил новое вещество октоген, причем в виде примеси. Свою находку он предложил военным, однако те отказались. Между тем, через несколько лет, после того, как удалось стабилизировать свойства этого химического соединения, в Пентагоне всё же заинтересовались октогеном. Правда, в чистом виде в военных целях он широко не применялся, чаще всего в литьевой смеси с тротилом. Эта взрывчатка получила название «октолом». Она оказалась на 15% мощнее гексогена. Что касается её эффективности, то считается, что один килограмм октогена произведет столько же разрушений, что и четыре килограмма тротила.
Впрочем, в те годы производство октогена было в 10 раз дороже изготовления гексогена, что сдерживало его выпуск в Советском Союзе. Наши генералы подсчитали, что лучше произвести шесть снарядов с гексогеном, чем один – с октолом. Именно поэтому так дорого обошелся американцам взрыв склада боеприпасов во вьетнамском Куи-Нгоне в апреле 1969 года. Тогда официальный представитель Пентагона заявил, что из-за диверсии партизан ущерб составил 123 миллиона долларов, или примерно 0.5 млрд. долларов в нынешних ценах.
В 80-х годах прошлого века после того, как советские химики, в том числе и Е.Ю. Орлова, разработали эффективную и недорогую технологию синтеза октогена, в больших объемах он стал выпускаться и у нас.
Астролит – хорош, но дурно пахнет
В начале 60-х прошлого века американская компания EXCOA презентовала новое взрывчатое вещество на основе гидразина, заявив, что оно в 20 раз мощнее тротила. Прибывших на испытания генералов Пентагона сбил с ног жуткий запах заброшенного общественного туалета. Впрочем, они были готовы его потерпеть. Однако ряд тестов с авиабомбами, заправленными астролитом А 1-5 показал, что взрывчатка оказалось лишь в два раза мощнее тротила.
После того, как чиновники Пентагона забраковали эту бомбу, инженеры из EXCOA предложили новую версию этого взрывчатого вещества уже под маркой «АСТРА-ПАК», причем для рытья окопов методом направленного взрыва. На рекламном ролике солдат тонкой струйкой поливал землю, а затем из укрытия детонировал жидкость. И окоп в человеческий рост – был готов. По своей инициативе компания EXCOA выпустила 1000 комплектов такой взрывчатки и отправила на вьетнамский фронт.
В реальности всё закончилось грустно и анекдотично. Полученные окопы источали такой отвратительный запах, что американские солдаты стремились их покинуть любой ценой, невзирая на приказы и опасность для жизни. Те же, кто оставался, теряли сознание. Неиспользованные комплекты военнослужащие за свой счет отправили назад – в офис фирмы EXCOA.
Взрывчатка, которая убивает своих
Наряду гексогеном и октогеном, классикой взрывчатых веществ считают трудно произносимый тетранитропентаэритрит, который чаще называют тэном. Однако из-за высокой чувствительности он так и не получил широкого применения. Дело в том, что для военных целей важна не столько взрывчатка, которая разрушительнее других, сколько – та, которая при этом не взрывается от любого прикосновения, то есть с низкой чувствительностью.
Особенно придирчиво к этому вопросы относятся американцы. Именно они разработали натовский стандарт STANAG 4439 для чувствительности взрывчатки, которая может использоваться в военных целях. Правда, это произошло уже после череды тяжелейших инцидентов, в числе которых: взрыв склада на американской базе ВВС «Бьен-Хо» во Вьетнаме, стоивший жизни 33 техникам; катастрофа на борту авианосца «Форрестол», в результате которой было повреждено 60 самолетов; детонация в хранилище авиационных ракет на борту авианосца «Орискани» (1966 года) тоже с многочисленными жертвами.
Китайский разрушитель
В 80 годах прошлого века было синтезировано вещество трициклическая мочевина. Считается, что первыми, кто получил эту взрывчатку, были китайцы. Тесты показали огромную разрушительную силу «мочевины» - один её килограмм заменял двадцать два килограмма тротила.
Эксперты соглашаются с такими выводами, поскольку «китайский разрушитель» имеет самую большую плотность из всех известных взрывчатых веществ, и при этом обладает максимальным кислородным коэффициентом. То есть, во время взрыва стопроцентно сжигается весь материал. Кстати, у тротила он равен 0.74.
В реальности трициклическая мочевина не годится для военных действий, прежде всего, из-за плохой гидролитической стойкости. Уже на следующий день при стандартном хранении она превращается в слизь. Впрочем, китайцам удалось получить другую «мочевину» - динитромочевину, которая хоть и хуже по фугасности, чем «разрушитель», но тоже относится к одному из самых мощных взрывчатых веществ. Сегодня ее выпускают американцы на своих трех пилотных установках.
Мечта пироманов – CL-20
Взрывчатка CL-20 на сегодня позиционируется, как одна из самых мощных. В частности, СМИ, в том числе и российские, утверждают, что один кг CL-20 вызывают разрушения, на которые требуется 20кг тротила.
Интересно, что деньги на разработку СL-20 Пентагон выделил лишь после того, как в американской прессе появилось сообщение, что такую взрывчатку уже сделали в СССР. В частности один из докладов на эту тему назывался так: «Возможно, это вещество разработано русскими в институте Зелинского».
В реальности в качестве перспективного взрывчатого вещества американцы рассматривали другую взрывчатку, впервые полученную в СССР, а именно диаминоазоксифуразан. Наряду с высокой мощностью, значительно превосходящей октоген, оно обладает низкой чувствительностью. Единственное, что сдерживает его широкое применение – отсутствие промышленных технологий.
Предыдущая статья: Чему равна скорость света Следующая статья: Чувственное и рациональное в познавательном процессе