ВЗРЫВЧАТЫЕ ВЕЩЕСТВА. I. Исторический очеркъ. Прототип всех В. в., обыкновенный порох, появившийся в середине XIII ст. и состоящий из смеси селитры, угля и серы, в течение пяти веков оставался единств. В. в., совершенствуясь лишь в способах выделки и по внеш. форме. Только в конце XVIII ст. (1788 г.) Бертоле и Лавуазье делают попытку введения в него бертолет. соли, а неск. ранее (1756 г.) Леблонд приготовлял порох без серы. В том же XVIII ст. б. открыты пикрин. кислота (Гауссман, 1788 г.) и грем. ртуть (Говард, 1799 г.), но в практику В. в. они вошли значит. позже. Новая эпоха в технике В. в. начинается в ср. XIX в., в связи с широк. развитием физико-химич. знаний, рядом крупных открытий в этой области, продолжающихся и по наст. время. В 1846 г. Шёнебейн приготовил пироксилин, а в 1847 г. Собреро получил нитроглицерин, к-рые, однако, получили практич. применение только 20 л. спустя в Англии, где Абелем б. найден способ фабрикации достаточно стойкого пироксилина, а также б. изобретен Нобелем динамит. В 70-х гг. открыто явление детонации нитроглицерина (Нобель), а немного спустя пироксилина (Абель) и других В. в., чем б. достигнут колос. успех применения их для мин. и подрыв. работ. В 1886 г. Тюрпен (во Франции) открыл способ применения прессован. и плавлен. пикрин. кислоты для снаряжения арт. снарядов, и она быстро повсюду распространилась под названиями: мелинита, лиддита, пикринита, шимозы и т. п., с небольш. примесями др. В. в. Почти одновременно там же Вьелль нашел способ приготовления бездым. пироксил. пороха с такими высокими балистич. качествами, что он в неск. лет совершенно вытеснил старый порох в воен. деле и произвел переворот в вооружении. Вскоре появляются также и пироксилиново-нитроглицерин. пороха (кордит, балистит); разрабатываются технич. задачи о химич. стойкости бездым. порохов, об уменьшении вред. Влияния их на оружие и т. п. Кон. XIX и нач. XX вв. ознаменовались рядом новых изобретений: незамерзающие динамиты, В. в. с аммиачной селитрой (Фавье) и бертолет. солью (шеддит), безопасные В. в. для копей с руднич. газами, сплавы пикриновой кислоты с нек-рыми нитросоединениями и др. Выдающееся для арт. техники значение среди этих изобретений приобретает тринитротолуол, к-рым (с 1904—05 гг.) начали заменять пикрин. кислоту: во Франции под назв. толита, в Испании — трилита, в России — тротила и тола. В позднейшее время достигнуты значит. успехи в области В. в., применяемых для воспламенения и детонации: усовершенствована фабрикация грем. ртути, ведутся изыскания над нов. веществами для замены её (напр., азиды); значит. развилась техника детонаторов для бризант. снарядов. Наряду с развитием фабрикации и применения В. в. шло развитие научно-теоретич. исследования их, начиная с изучения условий горения дымн. порохов и состава продуктов, с чем связаны имена Бунзена, Шишкова, Федорова, Нобеля и др. После фр.-прус. кампании появился капитал. Труд Бертело: "Sur La force des matières explosives d’après La termochimie", в к-ром, между прочим, б. поставлена правильная точка зрения на необходимость изучения всех основ. вопросов действия В. в. на почве общих теоретич. оснований физики и химии. С тех пор дело науч. исследования В. в. во Франции быстро пошло вперед, благодаря работам Сарро, Вьелля, Малляра, Лешателье и др., к-рыми разработана вся соврем. методика изучения В. в. и горения их в закрытом сосуде; Laboratoire centrale des poudres et salpetres в Парижедо сих пор является передовым учреждением для науч. исслед-ния В. в.; вслед за нею и в Германии появились лаборатории, преследующие также общие научно-теоретич. задачи. В России науч. исслед-ние В. в. сначала производилось почти исключ-но в химич. лаборатории Мих. арт. ак-мии и связано с именами Шишкова, Федорова, Панпушко, Г. Забудского и др. С введением в России бездым. пороходелия на всех порох. заводах были созданы спец. лаб-рии, в к-рых ведется немало науч. исслед-ний. Спец. лаб-рия для научно-технич. исслед-ния бездым. порохов б. учреждена, по идее Д. И. Менделеева, при мор. мин-стве и в наст. время она расширяется. Наконец, в проектируемой "Центральной научно-технич. лаб-рии воен. вед-ва" намечен отдел "боевого довольствия", в задачи к-раго входит возможно широкое изучение В. в. II. Общая характеристика В. в. Из всех явлений, сопровождающих взрыв (звук, механический удар, пламя и т. п.), наиб. значение имеет явление мгновенного давления в месте взрыва. Источником механической работы взрыва служит химич. энергия, к-рая в момент взрыва превращается сперва в тепловую, а затем в механическую. В этом цикле обращает на себя внимание та кратковременность, с какой привзрыве производится нередко колос. работа; напр., 1 кгр. пироксилина, сгорая при взрывев неизмеримо короткий промежуток времени развивает до 200—250 т. кгр.-мтр. работы. Это отчасти объясняют допущением, что, по крайней мере, нек-рые В. системы находятся в состоянии неустойчивого равновесия, подобному состоянию согнутой пружины, готовой с силою выпрямиться от первого же толчка, отчасти же влиянием на скорость химич. реакций темп-ры, достигающей при взрыве 2.500—3.000° Ц. Для осуществления взрыва всякого В. в. необходимо:1) чтобы система обладала способностью к химич. превращению с выделением тепла и с образованием газов; 2) чтобы она обладала известной чувствительностью к внешнему воздействию, необходимому для начала взрыва, и 3) чтобы это внешнее воздействие было достаточной интенсивности и такого характера, чтобы выведенная им из состояния равновесия система могла бы далее продолжать начатое В. превращение. III. Химич. состав и классификация В. в. Получить взрывч. систему можно, или смешивая неск. разнородных веществ подходящей природы, или же взаимодействием соответств. эл-тов, получая однород. химич. соединение. Ниже приводится рассмотрение В. в. по классификации, установленной И. М. Чельцовым. А) Взрывчатые смгеси м. б. получены механич. смешением двух или неск. веществ, при чём смешиваемые вещества нужно брать в строго определенной пропорции, соответствующей реакции их взаимодействия, и возможно большей однородности смешения: а) Газообразных В. смесей много, и они легко получаются простым смешением составных частей. Наибол. интерес представляют: смесь из 2 об. водорода и 1 об. кислорода; воспламеняется при T ок. 530° Ц. (от электрич. искры, взрыва арт. снаряда, накаленной докрасна проволоки) и развивает большое количество тепла. В смеси с воздухом наиб. выгодная пропорция соответствует отношению 2 об. водорода и 5 об. воздуха, т. е. содержанию водорода в воздухе ок. 28—29% по объему. С этими смесями приходится считаться в воздухоплав. деле, где при неосторожном обращении они м. б. причиной больших катастроф; смесь из 2 об. болотного газа и 4 об. кислорода или 20 об. воздуха, т. е. при содержании ок. 9% этого газа в воздухе; встречается в виде рудничного газа в каменноуг. копях, нередко причиняя взрывом страш. катастрофы. Меры предупреждения: хорошая вентиляция копей, применение для освещения предохранит. ламп и для подрыв. работ особ. "безопасных" В. в., т. е. дающих при взрыве возможно более низкую темп-ру горения и короткое пламя; 3) светильный газ, состоящий в главной массе из водорода (H2), болот. газа (CH4) и окиси углерода (CO), тоже м. образовать при смешении с воздухом сильно В. смеси, к-рые находят себе применение в газ. двигателях; 4) В. смеси, образуемые с воздухом парами различ. летуч. жидкостей (спирта, бензина, керосина, нефти), находят применение в двигателях внутр. горения для автомобилей, воздухоплав. аппаратов, подвод. судов и т. п. B) Жидкие В. смеси получаются из составных частей, к-рые сами по себе не взрывчаты, но при смешении образуют раствор с сильно В. свойствами. По легкости образования и однородности жидкие В. смеси приближаются к газовым и в этом отношении м. иметь большое преимущество перед твердыми. Помимо значит. силы, жидким В. смесям вначале приписывалось большое достоинство в смысле возм-сти отдельной перевозки составн. частей и смешения их только перед самым взрывом. На практике это оказалось делом трудным и как в подрыв. работах, так и в воен. деле применение их весьма ограничено. c) Твердые В. смеси крайне разнообразны по составу и образуются смешением любого горюч. вещества с веществами, богатыми кислородом: селитрами (KNO3, Nano3 и др.), бертолет. солью (KClo3) и т. п. При приготовлении таких смесей, кроме соответ-ной пропорции сост. частей, нужно принимать спец. меры для тонкого измельчения их и тщател. смешения в однород. массу. Представителем твердых В. смесей служит обык-ный дым. порох. Состав его установлен чисто эмпирически и бывает различным: 1) реакции полн. горения соответствует смесь из 84% селитры и по 8% серы и угля; 2) охотничий порох обык-но содержит: 81,9% сел. + 10,2% сер. + 7,9% уг.; 3) воен. порох: 75% сел.+ 10% сер.+ 15% уг. При горении их, кроме продуктов полного горения, получаются также продукты неполного сгорания: CO, K2S3 и др. Сюда же относятся и ударные (капсюльные) составы из смеси грем. ртути, селитры или бертол. соли, антимония, серы и др. Существует множество твердых В. смесей из нек-рых нитропроизводных (нафталина, бензола, толуола и т. п.) и селитры. Б) Сложные эфиры азотной кислоты образуются при взаимодействии её с веществами спиртовых свойств, при чём один или неск. атомов водорода в них замещаются группами нитро (NO2); в отличие от нитросоединений, эфиры азотной кислоты легко разлагаются щелочами и кислотами. Различаются: а) эфиры многоатомных спиртов — нитроглицерин C3H5(ONO2)3, нитроманнит C6H8(ONO2)6 и др.; обладая избытком кислорода, они при взрыве дают полное сгорание углерода и водорода в CO2 и H2O, и б) эфиры углеводов с количеством кислорода, не достаточным для полного сгорания. Представители этого класса — пироксилин и нитроглицерин — являются важнейшими В. в. нашего времени, находя обшир. применение для фабрикации бездым. порохов, а также в мин. и подрыв. деле. В) Нитросоединения образуются из веществ, не имеющих спиртовых свойств, поэтому щелочами и кислотами не разлагаются. К этому классу относятся имеющие большое воен. значение: а) тринитрофенол, или пикриновая кислота C6H2(NO2)3OH (в сплавленном виде мелинит); B) тринитротолуол C6H2(NO2)3CH3, известный у нас под назв. тротила; с) тетранитрометил-анилин C6H2(NO2)3.NH.ch2.NO2, известный под назв. тетрила, и др. В больш. части нитросоединений кислорода недостаточно для полного горения. Главное удобство их — большая химич. стойкость, благодаря чему они могут храниться бесконечно долго без разложения; кроме того, все они легко плавятся и потому с большим удобством применяются для снаряжения бризант. снарядов посредством заливки в расплавлен. состоянии. Г) Гремучия соли, т. е. соли гремучей кислоты (C=n—OH)2, известны гл. обр. для ртути и серебра. Большое практич. значение, как детонатор для всех В. в., имеет гремучая ртуть C2N2O2Hg. В смесях с бертолет. солью и нек-рыми примесями она входит в составы капсюльные, ударные и др. Д) В. диазо-соединения имеют более теоретический интерес и в технике В. в. не применяются. Е) В. в., не содержащие углерода. Сюда относятся исключ-но нек-рые соединения, образующиеся из эл-тов с значит. поглощением тепла; они легко подвергаются обратному процессу разложения. Из веществ этого рода большого практич. применения можно ожидать для азотисто-водородной кислоты N3H в виде её солей нек-рых металлов, называемых азидами. IV. Чувствительность и стойкость В. в. Практически считают В. в. тем более чувствит-ми, чем меньше энергии необходимо для вызова взрыва. Чувствит-сти В. в. приходится придавать практич. значение в связи с их стойкостью. Вещества, чересчур чувствит-ные к нагреванию, удару и т. п., практически непригодны, т. к. опасны в отношении хранения и обращения; вещества, с трудом поддающиеся внешн. воздействию, делаются неудобными, наоборот, по трудности их взорвать. Одним из важнейших факторов, оказывающим большое влияние на чувствительность В. в., является непрочное строение их молекул. Затем, она зависит оть величины тепл. эффекта их разложниея и с увеличением его также повышается (Бортело). Так, азид ртути N6Hg, обладая значительно большим тепловым эфектом разложения, чем грем. ртуть, значит. превосходит последнюю и по чувствит-сти к удару и трению. Большая часть практически применяемых В. в. (нитроглицерин, пироксилин и др.) относятся к числу экзотермических соединений, и поэтому чувствит-сть их настолько невелика, что они делаются практически доступными В. в. Кроме этих признаков химич. характера, сильно влияет на чувствит-сть В. в. целый ряд физич. свойств (физич. аггрегатное состояние, структура кристаллическая или аморфная, плотность, твердость, теплоемкость и теплопроводность и т. д.), нередко превышая влияние химич. природы вещества. Увеличивая плотность В. в. прессованием, можно сильно понижать чувствит-сть их, доводя ее почти до нуля, чем нередко пользуются на практике (В. в. с бертол. солью, грем. ртуть и др.). Примеси инертных веществ в виде зерен с острыми краями (песок, битое стекло) сильно повышают чувствит-сть В. в. к трению и удару. Примеси маслянистых веществ (глицерин, вазелин, масла), наоборот, сильно понижают ее; наконец, сильно влияет на чувствит-сть В. в. темп-ра, с повышением к-рой она заметно увеличивается. В тесной связи с чувствит-стью В. в. находится оч. важный вопрос о способах практич. испытания их в отношении стойкости механической, характеризуемой способностью В. в. выдерживать без разложения механич. внешнее воздействие, и химической, — способностью к продолжительному хранению без изменения состава и признаков разложения. Механич. стойкость испытывается разнообраз. методами, из к-рых наиб. распространенный и точный — испытание на копре, где, при данном весе падающего груза, мерой чувствит-сти служит минимал. высота падения, при к-рой заряд В. в. подвергается воспламенению. Фиг. 1 и 2 представляют такой копер; на ниж. конце груза имеется стальной ударник. Наковальня в виде стальн. цилиндра B снабжена неб. углублением E в 1 мм. глуб. и ок. 7 мм. диам., куда и помещается определ. навеска В. в., к-рая накрывается листочком станниоля (фольги); поверх навески вставляется боек D по к-рому и производятся удары до получения ясно заметного взрыва. Химич. стойкость имеет важ. значение в вопросе о хранении В. в., особенно в применении к пироксилину, нитроглицерину и всем их содержащим В. в. (бездым. пороха, динамиты и т. п.). Степень химич. стойкости В. в. зависит от природы их, и, что оч. важно, от посторон. примесей, как остатков фабрикации (нитрационные кислоты — азотная и серная), а также от нек-рых малостойк. продуктов окисления, образование к-рых возможно под действием крепкой азот. и сер. кислот на клетчатку, глицерин и др. вещества, подвергаемые нитрации. В частности для бездым. порохов еще причиной малой стойкости м. б. постепен. улетучивание растворителя (спирт, эфир, ацетон). Вопрос о химич. стойкости бездым. порохов является чрезвыч. важным еще и в отношении сохранения боев. готовности вооруж. сил страны. Методы испытания химич. стойкости основаны на том, что небол. навеску В. в. нагревают и определяют момент разложения по появлению окислов азота. A) Проба Дюпрэ: В. в. нагревается при 60—650° Ц; признаком разложения служит появление буроватой окраски на бумажке, пропитанной йодистым калием с крахмал. клейстером. Проба эта с успехом применяется к пироксилину и нитроглицерину. B) Проба Вьеля: нагрев до 105—115°Ц; при разложении изменяется цвет синей лакмус. бумаги; этот способ принят во Франции и в России. c) Проба Бергмана и Юнка, принятая на рус. каз. заводах: В. в. нагревается при 132° Ц и образующиеся окислы азота поглощаются водой, к-рая затем анализуется на количество азот. кислоты в ней. Однако, все эти испытания производятся при темп-рах, лежащих далеко за пределами обычн. условий хранения В. в. и порохов; судить же по данным этих форсированных испытаний о химич. стойкости В. в. при обык-ной темп-ре не всегда возможно, т. к., по опытам Гуттмана, она резко понижается с повышением темп-ры. V. Способы воспламенения В. в. Необходимый для взрыва толчек или начальный импульс извне м. б. след. четырех видов: A) пламя, искра, вообще нагревание до определ. темп-ры; B) удар, трение, укол: c) запальный капсюль и d) взрыв через влияние. Начал. импульс д. вызвать хотя бы в одной точке массы В. в. начало процесса разложения, к-рый распространяется сам собой за счет развитой при этом теплоты. Опыт показывает, что восприимчивость разл. В. в. к разл. рода начал. импульсам крайне разнообразна, так что, изменяя характер начал. импульса, можно сильно изменять ход дальн. разложения В. в. в отношении ск-сти его, вызывая либо обык-ное горение, либо детонацию. Отношение разл. В. в. к нагреванию характеризуется темп-рой воспламенения, к-рая для нек-рых В. в. имееть такие значения; дымн. порох — 300° Ц, пироксилин — 180°, нитроглицерин — 200°, грем. ртуть — 185°, бездым. пироксилиновый порох — 175—1950, пикраты — 260—320°Ц. Пикрин. кислота, тротил и др. В. в., способные плавиться при нагревании, этим путем трудно поддаются воспламенению и с повышением темп-ры в больш. случаев начинают испаряться или разлагаются без взрыва. Влияние удара рассмотрено в п. IV. Воспламенение В. в. посредством капсюлей (детонаторов) достигается на практике чаще всего зарядом от 0,5 до 2 грм. грем. ртути, иногда с примесями, напр., бертолет. соли, вызывая детонацию (см. Детонация). VI. Объем и состав газообразных продуктов взрыва весьма важно знать для характеристики разл. В. в., в виду значения их при взрыве. В виду невозможности опытного определения этого объема в момент взрыва, на практике ограничиваются измерением его только после полн. охлаждения газов, и для перехода к выс. темп-рам взрыва поневоле делают только одну поправку: присоединяют объемы паров жидких продуктов взрыва (вода, ртуть) к общему объему газообр. продуктов разложения В. в. Измерение об. газов, полученных от сжигания определенной навески дан. В. в. в калориметрич. или манометрич. бомбе, производится в особ. ртутн. газометре (фиг. 3), к-рый состоит из чугун. двухстен. сосуда А, напол-ненного ртутью и закрытого стеклян. колоколом B под к-рым и собираются газы, проходящие из бомбы R по трубке I. Этот колокол находится внутри другого стеклян. колокола C, к-рый весь до выход. отверстия D заполняется водой; по мере заполнения B газами, он поднимается вверх, вытесняет из C равный им об. воды, к-рый и определяется совершенно точно по её весу. Затем из B через кран Т можно брать необходимые количества газов для анализа. Объемы газов, развиваемых 1 клг. нек-рых В. в., след.:
| Дымный воен. порох | 280 литров. |
| Сухой пироксилин | 860 |
| Пироксилин с 15% влаж. | 910 |
| Нитроглицерин | 715 |
| Пироксилин. порох руж. | 910 |
| Балистит | 810 |
| Кордит | 860 |
| Пикриновая кислота | 875 |
| Гремучая ртуть | 315 |
Состав продуктов взрыва определяется обычным химич. анализом, при чём является возм-сть составить химич. уравнение взрыва. Опыт показывает, что состав продуктов взрыва зависит больше всего от относит-наго содержания во В. в. кислорода, а для одного и того же В. в. — от плотности заряжания при взрыве, т. е. от давления, под каким происходит горение В. в. Горение дымного пороха выразить одним химич. уравнением невозможно; гл. же продукты взрыва: три газообразных — CO2, CO и N2 и три твердых — K2CO3, K2SO4 и K2S, образующих дым. Нитроглицерин, благодаря избытку в нём кислорода, при сгорании в замкн. пространстве под высокими давлениями, дает всегда реакцию полного горения с образованием газов CO2, H2O и N2. Пироксилин, наоборот, по недостатку в нём кислорода, никогда не дает полн. горения, развивая, в зав-сти от плотности заряжания, разл. относит. количества газов: CO2, CO, H2O, H2 и N2. Бездымные пороха, пироксилиновые и пироксилиново-нитроглицериновые, дают те же продукты горения, что и пироксилин, но в иной пропорции. Пикрин. кислота разлагается подобно пироксилину, но с прибавкой болот. газа CH4. Грем. ртут разлагается согласно уравнению: C2N2O2Hg=2CO+n2+Hg при чём ртуть в момент взрыва получается в парообразн. состоянии. VII. Теплота образования и разложения В. в. является необходимой переходной стадией превращения энергии, скрытой во В. в., в работу взрыва и служит для измерения её, а также для характеристики взрывч. природы дан. вещества. Взрывч. химич. соединения м. б. только те, при разложении к-рых выделяется теплота, и чем больше, тем сильнее В. в. Для определения этой теплоты применяется калориметрич. бомба Бертело. Она (фиг. 4) состоит из прочн. стальн. сосуда aa, внутри покрытого толст. слоем платины или эмали во избежание окисления стенок. Бомба плотно закрывается крышкой D. Через винт. кран f в крышке в бомбу вводят газы и выпускают продукты взрыва или горения. В крышке имеется еще изолирован. стержень rr к-рый можно соединить со стержнем S тонкой жел. проволочкой; пропуская через нее электр. ток, ее можно накаливать для воспламенения положенной в чаш. p навески Q В. в.; бомбу ставят в водяной калориметр и наполняют кислородом под давлением в 20—25 атм.; в нём В. в. и сгорает при воспламенении быстро и вполне. По калориметру измеряют выделяющуюся теплоту полного горения, а затем вычисляют и теплоту образования данного В. в. из элементов. При определении же теплоты разложения В. в. из бомбы с навескою данного В. в. выкачивается воздух и она наполняется азотом, к-рый никакого участия в горении В. в. не принимает; в бомбе, помещенной в водяной калориметр, производится током взрыв и непоср-но по калориметру измеряется теплота взрыва. Ниже приведены теплоты разложения важнейш. В. в. в калориях, отнесенные к 1 клг. их, считая образующуюся при горении воду в жид. состоянии:
| Нитроглицерин | 1.580 |
| Динамит с 75% нитроглиц. | 1.290 |
| Нитроглиц. порох с 40% н.-гл. | 1.290 |
| Пироксилин | 1.100 |
| Пироксилинов. бездым. пор. | 900 |
| Пикриновая кислота | 810 |
| Дымный порох | 685 |
| Гремучая ртуть | 410 |
Это — теплота В. разложения в неизменяемом объеме; если же продукты взрыва м. расширяться, что имеет место в канале оружия, то теплота взрыва получается немного меньше, т. к. часть её идет на работу расширения. Теплота В. разложения является мерой той наиб. работы, к какой способно дан. В. в. VIII. Давление взрыва. Им пользуются на практике для производства разрушит. действия или для стрельбы. На его величину, кроме природы В. в., влияет плотность заряжания; одной из основн. задач изучения В. в. и является определение соотношения между плотностью заряжания, временем горения и давлением. Для непосредств. измерения давления взрыва имеются аппараты, с к-рыми удается измерять давление до 3,5—4 т. атм. при пл-стях заряжания до 0,3—0,35; при больших пл-стях заряжания пользуются особого рода ап-тами с подвод. взрывами. Определение давлений взрыва м. производить также и вычислением. Общий характер развития давления при сгорании В. в. в замкн. оболочке в зав-сти от времени выражается кривой (фиг. 5). В точке A начинается горение В. в. и развитие давления, к-рое растет с всё увеличивающейся ск-стью; в точке B ск-сть достигает максимума, затем постепенно уменьшается и в точке C делается равной нулю. Начиная с этой точки, давление постепенно падает и в неизменяемом объеме стремится к нек-рой определ. величине, зависящей от объема пространства, объема образовавшихся газообр. продуктов взрыва и конеч. темп-ры. Для характеристики В. в. особен. значение имеет промежуток времени AC’ служащий мерою относит. ск-сти горения В. в. и соответствующий моменту развития максим. давления взрыва CC’. Для опытного измерения последнего применяются методы статический и динамический — чаще первый, основанный на подыскании силы, способной уравновесить давление взрыва. Давления газов. взрывов, как не превышающие 16—20 атм., определяются проще всего. Эти давления, по своей сравнит. незначительности, не имеют значения ни для подрыв. работ, ни для стрельбы, а лишь как источник механич. работы в двигателях. Наиб. употребит. и точный из статических методов измерения давлений, достигающих больших величин, является способ крешера (см. Давление порохов. газов), основанный на сжатии действием взрыва неб. медн. цилиндрика и измерении получаемого уменьшения его по высоте. Для этого применяется манометрич. бомба Сарро и Вьеля. При опытах с такими плотностями заряжания, при к-рых давления получаются выше 3,5—4 т. атм., пользуются методом подводных взрывов Аббота (Америка). Основная идея: если заряд В. в. взорвать под водою, то, благодаря ничтожной сжимаемости воды, м. принять, что продукты взрыва останутся в первонач. объеме заряда, а след. плотность заряжания получится близкой к плотности самого В. в.; от места же взрыва во все стороны по радиусам будет распространяться волнообразное движение, передавая всем слоям окружающей воды давление взрыва, изменяющееся по мере удаления по нек-рому опред. закону; измерив давление на нек-ром расстоянии от места взрыва, можно найти вычислением и самое давление взрыва. При своих опытах Абботь брал прочное метал. кольцо A (фиг. 6), в центре к-раго подвешвал заряд B. а по окружности располагал крешеры а с поршнями, обращенными в сторону заряда. Однако, его опыты со свинц. цилиндриками не отличались точностью. Более усовершенст. аппарат б. выработан И. М. Чельцовым, при чём применялись медные цилиндрики. Определение давления взрыва вычислением основывается на той связи, к-рая существует между объемом, давлением и темп-рой для дан. количества газа. Т. к. газообразные продукты В. не подчиняются основным законам идеальных газов, то даже при полном сгорании В. в. приходится применять нек-рые сложные уравнения (напр. Ван-дер-Ваальса, Абеля и др.). Давая основания для теоретич. разработки многих важн. вопросов в области В. в., эти уравнения, однако, не м. иметь абсолют. практич. значения. IX. Температура, развивающаяся при сгорании В. в. в замкнутой оболочке, непоср-но не м. б. измерена по неимению измерит. приборов для таких высоких темп-р и по чрезвыч. краткости промежутка времени (стотысячные доли сек.). В виду этого приходится обращаться к косвен. методам, из к-рых одни основаны на измерении теплоты взрыва, а другие — на измерении давления в манометрич. бомбе. Соотношение между количеством тепла Q, затраченным на нагревание тела и повышением его темп-ры T, выражается в след. форме: Q=ct, где C — теплоемкость тела. Отсюда: Определение теплоты взрыва затруднений не представляет. Что же касается теплоемкости продуктов взрыва, то точн. определение её затрудняется не всегда точно известным составом их и значит. влиянием самой T на величину теплоем-кости, ибо по мере повышения T теплоемкость почти всех газов увеличивается по закону, к-рый м. б. выражен приблиз-но уравнением: C=a+bt, где коэф-ты A и B, характерные для кажд. газа, определены из опыта (Малляр и Лешателье). Подставляя это выражение теплоемкости в предыдущее урав-ние и решая полученное квадр. урав-ние: Q=(a+bt)t=at+bt² находим, что:
Зная теплоту и урав-ние В. разложения разл. В. в., находят а и B и самую T взрыва простыми вычислениями. Так определены, напр., след. темп-ры взрыва: дымный порох — 3.350° Ц; пироксилин. руж. порох — 2.400°; пироксилин. пушеч. порох — 2.300°; пироксилин с 18% влажн. — 1.900°: кремнистый динамит с 75% нитроглиц. — 3.150°; грем. ртуть — 3.550°. X. Скорость В. разложения. Характер и сила действия В. в. находится в большой зав-сти от ск-сти его В. разложения, при чём чем больше эта ск-сть, тем больше полезн. работа взрыва, т. к. при этом уменьшается потеря тепла во внешнюю среду. Для лучшего выяснения этого сложного явления необходимо разбить его на три отд. вопроса: A) ск-сть воспламенения; B) ск-сть разложения и c) распространение взрыва в массе В. в. а) Скорость воспламенения. Опыт показывает, что даже в применении к неб. количествам В. в. имеет большое значение ск-ст нагревания его до темп-ры воспламенения; так напр., пикрин. кислота и др. м. б. медленно нагреты довольно сильно без взрыва, подвергаясь только отчасти испарению, отчасти медлен. разложению с образованием углистого остатка; под действием же сильн. удара или капсюля грем. ртути происходит местное нагревание с такой быстротой, что разложение принимает характер взрыва. Опыт показывает, что, кроме ск-сти нагревания, на воспламенение В. в. м. влиять и др. физич. факторы, напр., внешнее давление, теплоемкость В. в. и окружающей среды и др. Т. обр., видно, что явление воспламенения В. в. имеет оч. сложный характер; но средств для измерения ск-сти воспламенения не имеется. Практически приходится, во всяком случае, резко различать ск-сть воспламенения в связи со способом его: воспламенение простым нагреванием В. в. резко отличается от воспламенения ударом или капсюлем грем. ртути. B) Скорость разложения В. в. взятых в более или менее значит. массах, нужно различать от ск-сти собственно химич. реакции, о к-рой м. б. речь только тогда, когда реагирующая система находится в совершенно одно-образн. условиях в отношении темп-ры и внеш. давления; при горении же больш. масс В. в. этого никогда не бывает и несомненно ск-сть их сгорания находится в больш. зав-сти от частичной ск-сти разложения В. в. и от тех чисто внеш. условий, к-рые вызывают более или менее быстрое распространение реакции разложения на всю массу заряда. Немногочисл. эксперимент. исследования ск-сти самих химич. реакций разложения сводятся к след. А. Сапожниковым найдено, что с повышением темп-ры ск-сти реакции разложения всех видов пироксилина увеличиваются, что для каждой нитроклетчатки есть нек-рая предельная темп-ра (ок. 140—145°), ниже к-рой возрастание ск-сти разложения с повышением темп-ры идет оч. медленно, а выше — значит. быстрее, и что, наконец, имеется особая темп-ра, близкая к точке воспламенения их и начиная с к-рой ск-сть реакции разложения становится бесконечно большою, так что достаточно самого короткого нагревания неб. количества нитроклетчатки до этой темп-ры, чтобы вызвать взрыв. Кроме того, было обнаружено влияние темп-ры на самый состав продуктов разложения. В отношении влияния давления на ск-сть реакции разложения из-следования Бертело и Вьелля показали, что с повышением давления ск-сть реакции разложения В. в. увеличивается. Влияние катализаторов, т. е. посторонних веществ, не принимающих прямого участия в реакциях, обнаружено на целом ряде примеров. Между прочим, сильное каталитическое влияние на ск-сть разложения пироксилина оказывает присутствие кислот или окислов азота. с) Распространение взрыва в массе В. в., т. е. величина пути, проходимого реакцией В. разложения в массе дан. вещества в ед. времени, экспериментально определялось в весьма разнообразн. условиях, при чём выяснилось, независимо от природы вещества и частичной ск-сти его разложения, что наиб. влияние имеет внеш. давление. Т. к. с уменьшением давления газообраз. продукты взрыва м. легче и быстрее распространяться в окруж. среде, не успевая передать соседним слоям заряда достаточно больш. количества тепла, то ск-сть распространения В. разложения д. уменьшиться по сравнению с горением на воздухе, с повышением же давления, наоборот, продукты взрыва будут удерживаться на пов-сти заряда и содействовать энергич. передаче тепла дальнейшим слоям вещества, ускоряя процесс В. разложения. Это подтверждается опытами Сан-Робера, Абеля и др. При горении же оч. больш. масс В. в. на открыт. воздухе спокойное вначале горение м. перейти в сильный взрыв, т. к. быстрым накоплением вокруг заряда газов значит. повышается давление и темп-ра; такие взрывы нередко наблюдаются при пожарах на порохов. заводах и в складах В. в. Т. к. все важнейшие случаи применения В. в. сводятся к горению их в замкнутой оболочке (буровая скважина, канал, оружия и т. п.), хотя и изменяющегося объема, то вопрос о ск-сти горения В. в. в этим условиях заслуживает особ. интереса. Производя в манометрич. бомбе определение максим. давления взрыва, можно по записи пером крешера измерить также промежуток времени от воспламенения В. в. до развития максим. давления и поэтим временам сравнивать различные В. в. в отношении ск-сти горения их в замкн. оболочке. Результаты подобных измерений приведены ниже, а самые записи в ряде кривых на фиг. 7.
| Название вещества и его строение. | Плотн. за- ряжания |
Время го- рения |
|---|---|---|
| Дымный порох в мякоти. | 0,7 | 0,00165 сек. |
| ружейн. порох. | 0,7 | 0,00255 |
| пор. в шашках | 0,7 | 0,07850 |
| Пироксилин в порошке | 0,2 | 0,00000 |
| Пироксил. руж. порох | 0,2 | 0,00180 |
| Пироксил. пуш. порох | 0,2 | 0,00500 |
| Балистит для пушек | 0,2 | 0,00550 |
| Динамит с 75% н.-гл. | 0,2 | 0,00025 |
По ск-сти горения В. в. делятся на: 1) крайне быстро горящие (бризантные); 2) быстро горящие (раскалывающие) и 3) медленно горящие (метательные). К первому классу относятся В. в. (грем. ртуть, порошкообразный, непрессованный пироксилин и т. п.), применяемые в подрыв. работах, капсюлях и для снаряжения арт. снарядов, ко второму — динамиты и др. смеси, применяемые в подрыв. деле. К медленно горящим В. в. относятся все пороха, применяемые, гл. обр., для стрельбы. Для достижения при взрыве наиб. значит. эффекта необходимо соблюдение двух условий: присутствие подходящей оболочки и соответств. способ воспламенения. Чем медленнее горит В. в., тем прочнее требуется оболочка: обык-ный дымн. порох для подрыв. работ необходимо закладывать в глуб. бур. скважины, делая плотную забивку заряда песком или землей; вещества быстро горящие, и в особ-сти бризантные, достаточно поместить в легкой оболочке из листов. цинка или латуни в буровой скважине без всякой забивки или даже открыто, т. к. и при этом они оказывают при взрыве сильное дробящее действие. Что касается способа воспламенения, то практически важно, чтобы нагревание В. в. в данном месте произошло возможно быстрее и захватило бы сравнит-но больший район. Лучшим способом является применение особ. запалов или запал. патронов из таких В. в., к-рые уже от соприкосновения с накаленным телом или от действия искры, а также удара способны быстро и энергично взрывать, развивая достат. высокую темп-ру. Такими запалами являются капсюли в патронах, воспламенители из дымн. пороха для зарядов из пороха бездымного и т. п. Еще большее значение имеют запалы в подрыв. работах и в арт. снарядах в виде капсюлей с грем. ртутью. XI. Работа В. в. составляет конечную цель их применения; поэтому необходимо иметь способы для оценки их в этом отношении, чтобы уметь подбирать величину заряда, соответствующую производимой работе, а также сравнивать между собою В. в. Теоретически наиб. работа В. в. соответствует полной теплоте взрыва; для её оценки определяют т. наз. потенциальную энергию В. в. Если количество тепла, к-рое продукты взрыва м. отдать, расширяясь и производя работу при охлаждении до абсолютного нуля, обозначить буквой Q (теплота взрыва; и механический эквивалент теплоты — E, то произведение их и даст потенциальную энергию: T=eq клг.-мтр. В таблице значения T приведены для некоторых В. в.
| Взрывчатые вещества | Теплота взрыва (б. калор.) |
Потенциаль- ная энергия (клг.-мтр.) |
Относ. вели- чины (%%). |
|---|---|---|---|
| Гремучий студень | 1640 | 700.000 | 100 |
| Нитроглицерин | 1580 | 670.000 | 96 |
| Нитроманнит | 1520 | 645.000 | 92 |
| Кизельгур-дин. (75% н.-гл.) | 1290 | 550.000 | 79 |
| Н.-гл. бездым. пор. (40% н.-гл.) | 1290 | 550.000 | 79 |
| Пироксилин | 1100 | 465.000 | 66 |
| Пироксилин. бездым. пор. | 900 | 380.000 | 54 |
| Пикриновая кислота | 810 | 345.000 | 49 |
| Черный дымный порох | 685 | 290.000 | 41 |
| Гремучая ртуть | 410 | 175.000 | 25 |
Действит. работа значит. меньше потенц. энергии, потому что всегда существует потеря части теплоты через стенки оболочки, и расширение продуктов взрыва идет не до абсолютного нуля, а прекращается значит. раньше, когда давление их сделается равным внешнему. Учесть потерю теплоты оч. трудно; только в случае детонации В. в., при чрезвыч. кратковрсменности взрыва, этой потерей можно пренебречь и тогда можно сделать теоретич. расчет действит. работы по извест. в термодинамике уравнению адиабатического процесса. И. М. Чельцов применил этот способ для определения действит. работы пироксилина в зав-сти от плотности заряжания. Для этой цели он пользовался свинц. цилиндрами B (фиг. 8), в к-рых б. высверлена неб. камера, куда и помещались заряды; камера эта закрывалась герметически свинц. пробкой O, через к-рую проходили электр. провода воспламенителя, помещенного внутри заряда. При взрыве происходило расширение камеры (фиг. 9). Для наиб. из применявшихся плотностей заряжания 1,03 б. получена работа, составляющая не более 55% от потенц. энергии пироксилина. Относительную же силу В. в., для сравнит. оценки разл. В. в. в отношении их работоспособности, можно было бы определять и по их потенц. энергии. Но на практике пользуются сравнительно простыми испытаниями: A) Проба Трауцля; в канал свинц. цилиндра (фиг. 10) помещается заряд в 10 грм. В. в., завернутый в оловян. фольгу и снабжен. капсюлем с 2 грм. грем. ртути, а поверх него засыпается сух. кварц. песок определенной крупности зерна. Произведя взрыв, измеряют объем внутренней раздувшейся пустоты по весу наливаемой в нее воды. B) Проба на свинцовых цилиндрах. На прочной стальн. плите (фиг. 11) устанавливаются один на другой два свинц. цилиндра; поверх их накладывается стальн. пластинка, а на нее помещается заряд В. в. в патроне с капсюлем грем. ртути и воспламенителем. При взрыве по деформации цилиндров судят об относит. силе В. в. XII. Анализ В. в. В общем ход испытаний состоит в след. При фабрикации В. в. производится ряд контрольн. испытаний над исходными материалами, от доброкачеств-сти к-рых зависит и качество продукта фабрикации; так напр., при фабрикации пироксилина обращают внимание на чистоту хлопка и качество кислот. А после нитрации в полученном продукте определяют количество азота, чтобы убедиться в достижении желаемой степени нитрации. Наконец, окончательно готовый продукт подвергается ряду испытаний по установлен. инструкции, при чём определяются: а) физич. свойства — плотность обыкновенная и гравиметрическая (для порохов), размеры и форма зерен и лент пороха и др.; B) химич. свойства — содержание отд. состав. частей, количество азота, влажности и т. п.; с) химич. стойкость; d) механич. стойкость; е) балистич. качества; f) правильность развески и укупорки В. в. в зарядах и патронах. Ни одно В. в. не м. б. выпущено ни с казен., ни с частн. завода на службу или в продажу без убеждения соответств. испытаниями, что оно удовлетворяет установлен. для него технич. требованиям. При продолжит. хранении нек-рых В. в. в складах непрерывно наблюдают за их состоянием; к числу таких веществ относятся пироксилин, нитроглицерин и приготовляемые из них динамиты и бездым. пороха. Как бы тщательно они ни были приготовлены, с течением времени в них появляются нек-рые слабые признаки разложения и если вовремя за этим не уследить и не принять соответств. мер, то это м. повести к катастрофе. С этой целью в России организован специальный кадр оф-ров, фактически инспектирующих состояние всех порох. складов, находящихся в районе их наблюдения. XIII. Законоположения о хранении, перевозке и торговле В. в. имеют задачей: 1) Предотвратить возм-сть несчаст. случаев и злоумышлений и 2) усилить наказываемость преступлений, совершаемых с применением В. в. Сюда относится: 1) утвержд. 6 мая 1874 г. "Правила о торговле охотнич. порохом, хранении и перевозке пороха" (Собр. узак. и распоряж. прав-ства, изд. при Правит. Сенате, 1875 г., № 51); 2) мнение Гос. Сов. 22 мая 1871 г. по "Проекту правил о частн. порох. заводах"; дополнением к этому служит утвержд. 15 нбр. 1883 г. мнение Гос. Сов. "О частн. заведениях для приготовления капсюлей к охотн. оружью"; ответств-сть за нарушение этих правил установлена соответствующими ст. Уложения о на-каз.; 3) в "Собр. узаконений" 1882 г., № 82, помещено "Об изменении и дополнении действующих правил о торговле порохом"; 4) Св. зак., изд. 1893 г., т. XI ч. II, приложение к ст. 273, дает позднейшие изменения в этих "Правилах"; 5) в "Собрании узак." 1887 г., № 92, опубликованы "Врем. правила об употреблении В. материалов при горн. работах и краткое наставление для устройства громоотводов у помещений, в коих хранятся В. в."; 6) Св. зак., изд. 1885 г., по продолж. 1906 г., т. XI, ст. 986—9892, содержит постановления "О противозаконном выделывании и хранении оружия или пороха и нарушении друг., для ограждения лич. безопасности постановленных, правил осторожности", а в ст. 117—118 того же тома имеется постановления "О проступках против лич. безопасности", в пределах наказания, налагаемого мировыми судьями. (Г. Забудский, В. вещества, 1907; А. Сапожников, Краткий курс В. в.; Геккель, Динамит; Гопиус, Основы техники В. в.; А. Сапожников, Пироксилин и пироксилиновые бездымные пороха; M. Sarrau, La théorie des explosives, 1893; F. Heise, Sprengstoffe und Zündung der Sprengschüsse).
.jpg)