Већи део историје, човек је користио све врсте хладног оружја да би уништио своју врсту, у распону од директне камене сјекире, до врло напредних и тешких за производњу металних алата. Око КСИ-КСИИ века у Европи су почели да се користе оружје, па се човечанство упознало са најважнијим експлозивом - црним прахом.
Била је то прекретница у војној историји, иако је било потребно још осам векова да би ватрено оружје потпуно истерало оштро резани челик са ратишта. Паралелно са напретком топова и минобацача, развили су се експлозиви - не само барут, већ и све врсте композиција за артиљеријске гранате или мине. Развој нових експлозива и експлозивних направа наставља се активно иу нашим данима.
Данас је познато на десетине експлозива. Осим војних потреба, експлозив се активно користи у рударству, у изградњи путева и тунела. Међутим, пре него што се говори о главним групама експлозива, потребно је детаљније поменути процесе који се дешавају током експлозије и разумјети принцип рада експлозива (ХЕ).
Експлозиви: шта је то?
Експлозиви су велика група хемијских једињења или смеша које су под утицајем спољних фактора способне за брзу, самоодрживу и неконтролирану реакцију са ослобађањем великих количина енергије. Једноставно речено, хемијска експлозија је процес претварања енергије молекуларних веза у топлотну енергију. Обично, резултат је велика количина врелих гасова, који обављају механичке радове (дробљење, уништавање, померање, итд.).
Класификација експлозива је прилично компликована и збуњујућа. Експлозиви укључују супстанце које се распадају не само у процесу експлозије (детонације), већ и спорог или брзог сагоревања. У другу групу спадају барут и разне врсте пиротехничких смеша.
Генерално, концепти "детонације" и "дефлаграције" (спаљивања) су кључни за разумевање процеса хемијске експлозије.
Детонација је брзо (суперсонично) ширење фронта компресије са пратећом егзотермном реакцијом у експлозиву. У овом случају, хемијске трансформације се одвијају тако брзо и таква количина топлотне енергије и гасовитих продуката се ослобађа да се у супстанци формира ударни талас. Детонација је процес најбржег, може се рећи, лавина сличног учешћа супстанце у реакцији хемијске експлозије.
Дефлаграција, или изгарање је врста редокс хемијске реакције, током које се њен фронт креће у супстанци услед обичног преноса топлоте. Такве реакције су свима добро познате и често се налазе у свакодневном животу.
Занимљиво је да енергија ослобођена током експлозије није тако велика. На пример, када се детонира 1 кг тротила, испушта се неколико пута мање него када се спали 1 кг угља. Међутим, експлозија се дешава милион пута брже, а сва енергија се ослобађа скоро тренутно.
Треба напоменути да је брзина ширења детонације најважнија карактеристика експлозива. Што је већа, то је експлозивнији набој ефикаснији.
Да би се започео процес хемијске експлозије, неопходан је спољни фактор, који може бити више врста:
- механичка (пункција, удар, трење);
- хемикалија (реакција супстанце са експлозивним набојем);
- спољна детонација (експлозија у близини експлозива);
- топлота (пламен, топлота, искра).
Треба напоменути да различите врсте експлозива имају различиту осјетљивост на вањске утјецаје.
Неки од њих (на пример, црни прах) добро реагују на топлотне ефекте, али у исто време практично не реагују на механичке и хемијске. Да би детонирали ТНТ, потребан је само ефекат детонације. Громогласна жива бурно реагује на било који спољашњи стимуланс, а постоје и неки експлозиви који детонирају без икаквог спољашњег утицаја. Практична употреба таквих "експлозивних" експлозива је једноставно немогућа.
Главна својства експлозива
Главни су:
- температура производа експлозије;
- топлота експлозије;
- брзина детонације;
- бризантност;
- експлозивност.
Последње две тачке треба дискутовати одвојено. Експлозивни експлозив - то је његова способност да уништи околину (камен, метал, дрво). Ова карактеристика у великој мери зависи од физичког стања у коме се налази експлозив (степен брушења, густина, униформност). Брисанце зависи од брзине детонације експлозива - што је више, то експлозивнији може да уништи и уништи околне објекте.
Експлозиви за минирање се обично користе за опремање артиљеријских граната, бомби, мина, торпеда, граната и друге муниције. Овај тип експлозива је мање осјетљив на вањске факторе, а вањска детонација је неопходна да би се поткопало такво пуњење експлозива. У зависности од њихове деструктивне снаге, експлозивни експлозив се дели на:
- Повећана снага: хексоген, тетрил, оксоген;
- Средња снага: ТНТ, мелинит, пластид;
- Смањена снага: експлозиви на бази амонијум нитрата.
Што је већа експлозивност експлозива, то ће боље уништити тијело бомбе или пројектила, дати фрагменти више енергије и створити снажнији ударни вал.
Ништа мање важна особина експлозива је његова експлозивност. Ово је најчешћа карактеристика сваког експлозива, он показује како овај или онај експлозив има деструктивну способност. Експлозивност директно зависи од количине гасова који настају током експлозије. Треба напоменути да висока експлозивност и висока експлозивност, по правилу, нису међусобно повезани.
Висока експлозивност и експлозија одређују оно што називамо снагом или силом експлозије. Међутим, за различите сврхе потребно је одабрати одговарајуће врсте експлозива. Бризантности су веома важне за гранате, мине и ваздушне бомбе, али експлозиви са значајним нивоом експлозивности су погоднији за рударство. У пракси, избор експлозива је много компликованији, а да би се изабрао прави експлозив, треба узети у обзир све његове карактеристике.
Постоји опште прихваћена метода за одређивање снаге разних експлозива. Ово је такозвани ТНТ еквивалент, када се снага ТНТ-а конвенционално узима као једна. Користећи ову методу, може се израчунати да је снага 125 г тротила једнака 100 г РДКС и 150 г амонита.
Друга важна карактеристика експлозива је њихова осетљивост. Одређује се вјероватноћом експлозије експлозива када је изложен одређеном фактору. Сигурност производње и складиштења експлозива зависи од овог параметра.
Да бисмо боље показали колико је важна експлозивна карактеристика, можемо рећи да су Американци развили посебан стандард (СТАНАГ 4439) за осетљивост експлозива. И нису морали да се баве добрим животом, али након низа екстремно озбиљних несрећа: 33 особе су убијене током експлозије на америчкој бази ваздухопловства Биен-Хо у Вијетнаму, око 80 авиона је оштећено услед експлозија носача авиона Форрестал, и након детонације авиона на носачу авиона "Орискани" (1966). Дакле, не само снажни експлозиви су добри, већ детонирајући у правом тренутку - никада више.
Сви модерни експлозиви су или хемијски спојеви или механичке мјешавине. Прва група обухвата хексоген, тротил, нитроглицерин, пикринску киселину. Хемијски експлозиви се, по правилу, добијају нитрирањем различитих врста угљоводоника, што доводи до увођења азота и кисеоника у њихове молекуле. У другу групу - експлозив амонијум нитрата. Састав експлозива овог типа обично укључује супстанце богате кисеоником и угљеником. Да би се повећала температура експлозије у мешавини често се додају прахови метала: алуминијум, берилијум, магнезијум.
Поред свих горе наведених својстава, сваки експлозив треба да буде хемијски отпоран и погодан за дуготрајно складиштење. Осамдесетих година прошлог века, Кинези су били у стању да синтетишу најснажније експлозивне материје - трицикличну уреу. Његова моћ је премашила тротил двадесет пута. Проблем је био што се неколико дана након производње, супстанца разградила и претворила у слуз, непогодна за даљу употребу.
Класификација експлозива
По експлозивним својствима експлозиви се деле на:
- Иницирање. Користе се за експлозију других експлозива. Главне разлике експлозива у овој групи су висока осетљивост на иницијалне факторе и високе стопе детонације. Ова група обухвата: експлозивну живу, диазодинитрофенол, оловни тринитросорцинат и друге. По правилу, ова једињења се употребљавају у прајмерима, епруветама за паљење, капсулама детонатора, скробовима, самоубилачким;
- Бластинг екплосивес. Овај тип експлозива има значајан ниво брисанце и користи се као главни набој за велику већину муниције. Ови снажни експлозиви се разликују по свом хемијском саставу (Н-нитрамини, нитрати, други нитро спојеви). Понекад се користе у облику различитих смеша. Експлозивни експлозиви се такође активно користе у рударству, приликом полагања тунела и других инжењерских радова;
- Бацање експлозива. Они су извор енергије за бацање пројектила, мина, метака, граната, као и за кретање ракета. Прашак и разне врсте ракетног горива припадају овој класи експлозива;
- Пиротехничке композиције. Користи се за опремање специјалне муниције. Када гори, они производе специфичан ефекат: осветљавајуће, сигнализирајуће, запаљиве.
Експлозиви се такође дијеле по свом физичком стању на:
- Ликуид. На пример, нитрогликол, нитроглицерин, етил нитрат. Постоје и различите течне мешавине експлозива (панкластит, Спренгел експлозиви);
- Гасеоус;
- Гел-лике. Ако растворите нитроцелулозу у нитроглицерину, добићете такозвани експлозивни желе. Ово је екстремно нестабилна, али прилично снажна експлозивна гел-супстанца. Користили су га руски револуционари-терористи крајем КСИКС века;
- Суспензије. Прилично велика група експлозива, која се данас користи у индустријске сврхе. Постоје разне врсте експлозивних суспензија у којима је експлозив или оксидант течни медиј;
- Емулзиони експлозиви. Врло популаран тип експлозива ових дана. Често се користи у грађевинским или рударским радовима;
- Солид. Најчешћа група експлозива. То укључује скоро све експлозиве који се користе у војним пословима. Може бити монолитни (тротил), гранулирани или у праху (хексоген);
- Пластиц. Ова група експлозива има пластичност. Такви експлозиви су скупљи од нормалних, тако да се ријетко користе за опремање муниције. Типичан представник ове групе је пластид (или пластид). Често се користи током саботаже за подривање структура. По свом саставу, пластид је мешавина РДКС и било којег пластификатора;
- Еластиц.
Нека историја експлозива
Прва експлозивна супстанца, коју је измислио човечанство, био је црни прах. Вјерује се да је изумљен у Кини већ у ВИИ вијеку нове ере. Међутим, поуздани докази о томе још увијек нису пронађени. Генерално око праха и први покушаји да се то направи створило је много митова и очигледно фантастичних прича.
Постоје древни кинески текстови који описују смеше које су сличне по саставу црном праху. Коришћени су као лекови, као и за пиротехничке приредбе. Поред тога, постоје бројни извори који тврде да су у наредним вековима Кинези активно користили барут како би направили ракете, мине, гранате, па чак и бацаче пламена. Истина, илустрације појединих типова овог древног оружја бацају сумњу на могућност његове практичне примене.
Још пре него што је прах у Европи почео да користи "грчку ватру" - запаљиви експлозив, рецепт који, нажалост, није достигао наше дане. "Грчки пожар" је била запаљива смеша, која не само да није угасила воду, већ је чак и постала у контакту са њим још запаљивија. Овај експлозив је измишљен од стране Византинаца, они су активно користили "грчку ватру" и на копну иу морским биткама и чували су свој рецепт у најстрожој тајни. Модерни стручњаци сматрају да је ова мешавина укључивала уље, катран, сумпор и вапно.
Барут се први пут појавио у Европи око средине 13. века и још није познато како је дошао на континент. Међу европским проналазачима барута, често се помињу имена монаха Бертхолда Сцхвартза и енглеског научника Рогера Бацона, иако историчари немају заједничко мишљење. Према једној од верзија, барут изумљен у Кини, преко Индије и Блиског истока, дошао је у Европу. У сваком случају, већ у КСИИИ веку, Европљани су знали за барут и чак покушали да користе овај кристални експлозив за мине и примитивно ватрено оружје.
Стољећима је барут остао једини тип експлозива који је човјек знао и користио. Тек на пријелазу из КСВИИИ-КСИКС века, захваљујући развоју хемије и других природних наука, развој експлозива достигао је нове висине.
Крајем 18. века, захваљујући француским хемичарима Лавоисиеру и Бертхоллету, појавио се такозвани хлоратни прах. У исто време, измишљена је "експлозивна сребра", као и пикринска киселина, која је убудуће коришћена за опремање артиљеријских граната.
Године 1799. енглески хемичар Ховард је пронашао "звекетану живу", која се још увијек користи у прајмерима као иницијатор експлозива. Почетком 19. века добијен је пироксилин - експлозив који није могао да се користи само за опремање шкољки, већ и за прављење бездимног праха.
Године 1847. први пут је синтетисан нитроглицерин, али се показало да је овај експлозив превише нестабилан и опасан за производњу и складиштење. Мало касније, овај проблем је делимично решио познати Алфред Нобел, који је предложио да се меша нитроглицирин са глином. Тако је испало динамит. Ово је снажан експлозив, али је веома осетљив. Током Првог светског рата, динамит је покушао да опреми пројектиле, али је та идеја брзо напуштена. Динамит се дуго користио у рударству, али данас се овај експлозив дуго не производи.
Године 1863. њемачки научници су открили ТНТ, а 1891. године започела је индустријска производња овог експлозива у Њемачкој. Године 1897. њемачки кемичар Лентсе је синтетисао хексоген - један од најмоћнијих и најчешћих експлозива у наше вријеме.
Развој нових експлозива и експлозивних направа настављен је током прошлог века, а истраживања у овом правцу се настављају и данас.
Амерички хемичар Бацхманн је 1942. године добио нови експлозив сличан хексогену, али много моћнији од њега. Нови експлозив добио је назив октоген, по својој ефикасности један килограм овог експлозива је једнак четири килограма ТНТ-а.
Шездесетих година америчка компанија ЕКСЦОА понудила је Пентагону нови експлозив на бази хидразина, који је наводно био 20 пута јачи од ТНТ-а. Међутим, овај експлозив имао је један примјетан минус - апсолутно гадан мирис напуштене тоалетне станице. Ревизија је показала да је, у погледу снаге, нова супстанца премашила ТНТ за само 2-3 пута, и одлучили су да је одбаце. Након тога, ЕКСЦОА је предложила други начин употребе експлозива: радите с њиме ровове.
Супстанца се сипала на земљу, а затим експлодирала. Тако је за неколико секунди било могуће добити пун ров без икаквог додатног напора. Неколико комада експлозива послато је у Вијетнам на тестирање у борбеним условима. Крај ове приче био је смијешан: ровови добивени експлозијом имали су такав одвратан мирис да су војници одбили да буду у њима.
Крајем осамдесетих Американци су развили нови експлозив - ЦЛ-20. Према неким медијским извјештајима, његова моћ је скоро двадесет пута виша од ТНТ-а. Међутим, због своје високе цене (1.300 долара за 1 кг), велика производња нових експлозива никада није почела.
