взрывотехника. Тема Основы взрывных явлений и их характеристики Учебные вопросы

• Название: Тема Основы взрывных явлений и их характеристики Учебные вопросы
• Анкор: взрывотехника
• Дата: 28.10.2022
• Размер: 132.5 Kb.
• Имя файла: lektsia_2.doc
• Тип: Документы; #760305

Тема 2. «Основы взрывных явлений и их характеристики»

Учебные вопросы:

1. Понятие взрыва, основные типы взрывов;

2. Структура взрывной волны;

3. Горение взрывчатых веществ при различных внешних условиях;

4. Критический диаметр детонации;

5. Горение топливно-воздушных смесей;

6. Основные характеристики ВВ и способы их определения;

7. Классификация взрывчатых веществ;

8. Поражающее действие взрыва.

1. Понятие взрыва, физические взрывы.

Взрыв, в широком смысле этого слова, представляет собой процесс быстрого физического или химического превращения системы, сопровождающийся быстрым переходом ее потенциальной энергии в механическую работу.

Работа, совершаемая при взрыве, обусловлена быстрым расширением газов или паров, независимо от того, существовали ли они до этого или образовались во время взрыва. Самым заметным признаком взрыва является резкий скачок давления в среде, окружающей место взрыва.

В зависимости от механизма выделения энергии взрывы условно можно разделить на физические, ядерные (атомные, водородные) и химические.

Физический (механический) взрыв характеризуется переходом запасенной потенциальной энергии вещества в кинетическую энергию газов без химического превращения. Например, быстрый переход конденсированного вещества в пар, быстрое разрушение оболочки, внутри которой находится под давлением пар или газ и т.д. Практически всегда физические взрывы происходят в результате нарушения техники безопасности при обращении с устройствами, способными к взрыву или в результате несчастного случая. В настоящее время, с точки зрения криминалистики, взрывы физической природы не представляют большого интереса, т.к. встречаются гораздо реже, чем криминальные взрывы ВУ, хотя иногда они используются в качестве маскирующих. Из-за краткости данного курса мы не будем подробно касаться взрывов этой природы.

Ядерный взрыв основан на превращении тяжелых элементов в более легкие (атомный взрыв) или на соединении легких элементов с образованием более тяжелых (водородный взрыв). При ядерных взрывах выделяется огромное количество энергии (в миллионы раз больше, чем при обычных взрывах химической природы) за очень малый промежуток времени. К счастью, в настоящее время энергию ядерного взрыва еще не используют в преступных целях и поэтому, с точки зрения криминалистики, изучение взрывов такого типа в рамках данного курса не актуально.

Наибольший интерес с точки зрения криминалистики представляют взрывы химической природы. Они характерны для веществ, способных под влиянием внешних воздействий к весьма быстрым экзотермическим (т.е. с выделением тепла) превращениям, сопровождающимся образованием сильно нагретых газов или паров. Выделение тепла при протекании реакции является первым необходимым условием, без которого возникновение взрывного процесса вообще невозможно. Если бы реакция не сопровождалась выделением тепла, то самопроизвольное ее развитие было бы исключено.

Т.о. Химический взрыв-это процесс быстрого самораспространяющегося экзотермического превращения вещества с образованием сильно нагретых и обладающих большим давлением газов, которые, расширяясь, производят механическую работу. Способность химических образований к взрывчатому превращению определяется двумя основными факторами: 1-экзотермичностью процесса, 2-большой скоростью его распространения и дополнительным фактором -наличием газообразных продуктов горения. Эти свойства у различных ВВ выражены в различной степени, однако, только их совокупность придает явлению характер взрыва. Процесс химического превращения обычно протекает в форме горения, поэтому важным параметром, определяющим основные характеристики взрыва, является скорость горения или скорость химического превращения вещества.

2. Структура взрывной волны.

Для лучшего понимания протекания взрывных процессов сначала кратко ознакомимся с динамикой развития взрыва и образованием взрывной волны. Рассмотрим заряд ВВ сферической формы. Предположим, что в центре заряда возбуждена устойчивая детонация. Тогда за время порядка 10-100 мкс (одну стотысячную - одну десятитысячную долю секунды) произойдет детонация всего ВВ и образуется сферическое облако раскаленных, расширяющихся газов. Эти газы создадут в атмосфере расходящуюся сферическую взрывную волну, пиковое давление в которой может достигнуть 100-200 тонн на см². Эта волна устремится во все стороны от точки взрыва со скоростью, превышающей во много раз скорость звука в воздухе. Взрывная волна характеризуется двумя фазами: областью высокого давления (ударная волна) и областью низкого давления (волна разряжения) (рис. 2.1. а)). Передняя часть ударной волны является областью очень быстрого нарастания давления до своего максимального значения и называется фронтом ударной волны. Продолжительность области высокого давления при детонации конденсированных ВВ в несколько раз короче области разрежения, которая образовалась следующим образом. Во время детонации продукты горения начинают вытеснять воздух из зоны реакции. В результате вокруг заряда образуется сферическая волна сжатого воздуха и продуктов детонации, которая распространяется во все стороны со сверхзвуковой скоростью. Поэтому внутри сферической волны на месте взрыва образуется частичный вакуум. Из-за низкого давления в этой зоне, вытесненный сжатый воздух начинает устремляться в обратную сторону, стремясь заполнить образовавшийся вакуум. По мере распространения взрывной волны ее длительность увеличивается, а амплитуда падает.

3. Горение взрывчатых веществ при различных внешних условиях.

Как уже отмечалось ранее, важным параметром, характеризующим явление химического взрыва является скорость горения или скорость химического разложения (превращения) взрывчатого вещества. Условно различают три вида горения: медленное горение или просто горение; быстрое горение или взрывчатое превращение вещества; сверхбыстрое горение или детонация. Рассмотрим более подробно эти процессы.

• 
  Горение. Очень многие вещества способны при сгорании выделять большое количество тепла и газов. Например при сгорании 1 кг бензина выделится большое количество газов и более 10000 Ккал тепла. При сгорании же 1 кг пороха выделится примерно такое же количество газов и всего около 900 Ккал тепла. При нормальных условиях на открытом пространстве порох и бензин горят примерно одинаково медленно (обычно не более 0.1-0.5 м/с). Более того, практически все вещества на открытом пространстве имеют малую скорость горения. Это характерно как для горючих, метательных, так и для большинства взрывчатых веществ. Обусловлено это тем, что при таких условиях тепло, необходимое для протекания реакции горения, передается от слоя к слою за счет теплопроводности и диффузии очень медленно. Тогда может возникнуть вопрос: «Почему же в патронах вместо пороха не используют, например, бензин?». Чтобы ответить на этот вопрос рассмотрим горение пороха и бензина уже в закрытом пространстве. После воспламенения пороха в малом объеме реакция горения (окисления) идет с переменной, в основном, с возрастающей скоростью. При достижении скорости в несколько десятков метров в секунду горение переходит во взрывчатое разложение. Бензин же вообще не будет гореть в малом замкнутом пространстве без притока кислорода. С чем же связана столь большая разница в горении этих веществ? Почему некоторые вещества способны поддерживать процесс горения без доступа кислорода? Оказывается, в отличие от бензина, порох может гореть в закрытом объеме, т.к. в нем самом содержится окислитель (кислород), необходимый для поддержания реакции окисления. Например зерна дымного пороха представляют собой, в основном, смесь частичек древесного угля (горючее вещество), селитры (окислитель) и серы (цементатора), необходимой для механического соединения этих частичек. Т.о. для горения вещества в замкнутом пространстве необходимо, чтобы в нем содержался окислитель. В роли окислителя обычно выступает кислород, но, в принципе, может использоваться и другое вещество, например, фтор. Нижняя и верхняя границы горения не определены и лежат в интервале от десятых долей миллиметров в секунду до нескольких метров в секунду.
  

• 
  Взрывчатое разложение ВВ. Присутствие окислителя в метательном или взрывчатом веществе объясняет их горение в закрытом объеме, но не объясняет перехода от медленного горения к их взрывчатому разложению. Все дело в том, что скорость химических реакций в таких соединениях и механических смесях сильно зависит от температуры и давления реагирующих веществ. Если температуру реакции повысить всего на 10 ⁰, то скорость реакции возрастет в 2-4 раза. Это значит, что при переходе от комнатной температуры к температуре в 1000С скорость реакции может возрасти в десятки и сотни тысяч раз. Кроме того, поскольку скорость горения пропорциональна давлению, то повышение последнего от 1 кГ/см² до 1000 кГ/см² может увеличить скорость реакции в десятки и сотни тысяч раз. При таких процессах возможно возникновение условий, когда тепло и газообразные продукты химической реакции не будут успевать отводиться из зоны реакции. В этом случае создаются условия для колоссального повышения температуры и давления в зоне химической реакции и ускорения ее до взрыва (взрывчатого разложения). Такое явление может наблюдаться уже не только в закрытом объеме, но и на открытом пространстве. Например, при воспламенении угольной пыли в воздухе тепло не успевает отводиться из зоны реакции, поэтому происходит быстрое увеличение скорости горения, что приводит к взрыву, а иногда и к детонации. Как и при горении при взрывчатом разложении ВВ скорость протекания реакции является переменной величиной, зависящей от давления и температуры в зоне реакции. Передача тепла от горящего слоя ВВ к еще незатронутым реакцией слоям вещества осуществляется, как и при медленном горении, за счет теплопроводности и диффузии. Скорость горения в этом случае достигает сотен метров в секунду, но не превышает скорости звука в данном невозмущенном веществе. При дальнейшем самоускорении реакции взрывное разложение переходит в детонацию.
  

• 
  Детонация. Детонацией ВВ называют такую форму их взрывчатого превращения, которая вызывается проходящей по заряду ударной волной и характеризуется постоянной и наибольшей для данных условий и состояния ВВ скоростью распространения химического превращения вещества [1]. Скорость детонации всегда выше скорости звука в невозмущенном ВВ. Детонация может возникнуть как в результате самоускоренного развития горения (горение взвеси угольной или мучной пыли), в результате локального увеличения давления (удар бойка по инициирующему ВВ или механическое воздействие на нитроглицерин), воздействия фронта ударной волны на ВВ (инициирование ТНТ в УЗРГМ).
  

Распространяющуюся по ВВ ударную волну и следующую за ней зону химического превращения называют детонационной волной. В общем, скорость детонации можно расчитать как скорость распространения ударной волны по взрывчатому веществу, но следует помнить, что она не равна скорости химического превращения вещества. Скорость детонации является важной характеристикой ВВ и для разных веществ лежит в пределах 1000 м/с – 10000 м/с. Ее значение определяется физическими характеристиками заряда: его диаметром, плотностью ВВ, агрегатным состоянием, наличием оболочек, размерами частиц ВВ, температурой и т.д.

4. Критический диаметр детонации.

Экспериментальные исследования показали, что чем меньше диаметр заряда, тем меньшая часть энергии, выделяемой в результате химической реакции, идет на поддержание амплитуды ударной волны. В результате при инициировании заряда малого диаметра процесс детонации может вообще прекратиться, несмотря на использование достаточно мощных детонаторов. Диаметр заряда, при уменьшении которого детонация прекращается, называется критическим диаметром детонации D_k данного ВВ. Различные ВВ характеризуются своим значением критического диаметра детонации. Величина D_k является мерой детонационной способности ВВ. Чем меньше диаметр заряда, в котором ВВ способно детонировать, тем выше детонационная способность этого вещества. Величина критического диаметра детонации одного и того же ВВ может меняться в довольно широких пределах в зависимости от состояния ВВ и условий его взрывания (размеры частиц, качество технологической обработки, наличия и свойств оболочки и т.д.). Например, аммиачная селитра при влажности 0.5 % и плотности 1 г/см³ устойчиво детонирует в бумажной оболочке только в зарядах диаметром выше 200 мм. Аммиачная селитра в тонкостенной стеклянной оболочке способна детонировать в зарядах диаметром 80 мм. При помещении же заряда в прочную стальную оболочку с толщиной 20 мм чистая аммиачная селитра устойчиво детонирует в заряде диаметром 7 мм.

Наличие оболочки, в общем, ведет к уменьшению критического и предельного диаметров детонации, к сближению их величин и к увеличению скорости детонации. Под предельным здесь понимается значение диаметра, при превышении которого уже практически ничего не изменяется. Для ВВ с пониженной бризантностью, таких как аммонийно-селитренные смеси, существенное влияние на эффект детонации оказывает механическая прочность оболочки ВУ. Для мощных бризантных ВВ основным фактором, определяющим характеристики детонации, является уже масса оболочки.

В конце можно резюмировать: различие между горением, взрывом и детонацией вещества определяется, в основном, скоростью химической реакции.

5. Особенности горения топливно-воздушных смесей.

Кроме взрывов конденсированных ВВ на практике могут встретиться взрывы топливно-воздушных и топливно-кислородных смесей (ТВС и ТКС). Рассмотрим условия их возникновения и основные характеристики взрывов таких смесей.

• 
  Понятие верхний и нижний концентрационные пределы горения (НКПГ и ВКПГ), стехиометрическая смесь. Из физики горения и взрыва известно, что многие газовые смеси способны к горению и взрыву в замкнутых объемах, и при определенных условиях, на открытых пространствах. Способность газовой смеси гореть определяется массовым соотношением в смеси горючего газа (пара) и окислителя, а также наличием источника воспламенения. По составу смеси условно можно разбить на ТВС и ТКС. В ТВС в качестве окислителя используется кислород воздуха, а в качестве горючего газа могут выступать: горючие газы- метан, пропан, ацетилен, бутан и т.п.; пары горючих жидкостей- бензина, нефти, ацетона и т.п. Самоподдерживающийся режим горения смеси возможен, если количество горючего в смеси с воздухом лежит в пределах от так называемого нижнего до верхнего концентрационного пределавоспламенения (НКПВ) и (ВКПВ). Это такой интервал составов топливно-воздушных (кислородных) смесей от некоторого нижнего (бедного) до некоторого верхнего (богатого) предела содержания горючего, в котором возможно самостоятельное распространение пламени. Вне этого интервала пламя не может самостоятельно распространяться в самоподдерживающемся режиме. В взрывобезопасности оперируют НКПВ.
  

• 
  использование взрыва ТВС (ТКС) в криминальных целях. Иногда взрывы ТВС используют для вскрытия металлических хранилищ. Введение горючего газа в металлическое хранилище может быть осуществлено:
  

- через замочную скважину в дверце;

- через щель между дверцей и стенками;

- через любое сквозное отверстие в стенке хранилища, подготовленное для его вскрытия взрывом.

Воспламенение горючей смеси возможно электрическим способом, с помощью огнепроводных шнуров, пиротехнических составов и т.д. В качестве горючего газа может использоваться, например, газ для заправки зажигалок в баллончике, бутан, ацетилен и т.д.

• 
  Взрывы пылевоздушных смесей. Взрывы пыли в замкнутом объеме аналогичны взрывам ТВС и также могут привести к катастрофическим последствиям. В криминальной практике они чрезвычайно редко встречаются, поэтому эту тему рассмотрим очень кратко. Практически все органические или металлические пылинки и некоторые неорганические сгорают в воздухе и могут привести к взрывам в замкнутых объемах. К пылинкам принято относить частички вещества менее 75 мкм. Для того, чтобы облако пыли взорвалось, необходима достаточно высокая концентрация при которой практически полное поглощение света происходит на расстоянии около 20 см. Такие концентрации могут возникнуть в трубопроводах, вытяжном оборудовании, мукомольных цехах и т.п. Типичная последовательность событий такова. Вначале происходит небольшой взрыв в каком-нибудь запыленном участке, вызванное этим взрывом движение газа и вибрация оборудования приводит к тому, что слой пыли, находящийся в помещении, поднимается в воздух. Эта пыль уже и является топливом для последующего взрыва, который и вызывает основные разрушения. В другой типичной ситуации масса пыли начинает тлеть, например, на кожухе электромотора. Рабочий, пытаясь потушить очаг возгорания, поднимает облако пыли, часть которой горит и в результате образуется основной взрыв.
  

6. Основные характеристики ВВ и способы их определения.

При практическом использовании ВВ существенное значение имеют такие их физико-химические характеристики, как плотность, пластичность, слеживаемость, гигроскопичность, водоустойчивость, чувствительность к внешнему воздействию и т.д. Рассмотрим только наиболее значимые из них. В первую очередь к ним можно отнести чувствительность к внешним воздействиям.

• 
  Чувствительность ВВ к внешним воздействиям. Чувствительностью ВВ называется способность их к взрывчатому превращению под влиянием внешних воздействий. Ее принято характеризо­вать минимальным количеством энергии, которое необходимо затратить для того, чтобы возбудить процесс взрывчатого превращения. Такие воздействия принято называть начальными импульсами. При работе с ВВ важно понимать, что подразумевается под термином «чувствительность». Независимо от того, является ли начальный импульс тепловым или он имеет нетепловое происхождение, природа восприимчивости всех ВВ к внешним воздействиям является в конечном итоге тепловой. При внешнем воздействии первоначально нетепловой формы происходит преобразование энергии начального импульса в тепловую, которая уже и инициирует реакцию превращения ВВ в его наиболее горячих участках.
  
• 
  а)- удару. Наибольший практический интерес представляет чувствительность ВВ к удару. Чувствительность к удару предопределяется, в основном, наличием микронеоднородностей в ВВ. К ним можно отнести грани, разделяющие кристаллиты ВВ, дефекты кристаллической решетки зерен, микротрещины и поры, наличие инородных твердых включений (мелко толченое стекло) и т.п. Энергия удара превращается в тепловую в первую очередь в окрестностности этих неоднородностей. При очень больших давлениях и скоростях удара (т.е. при быстрых деформациях ВВ) следует учитывать различные виды неоднородностей даже в таких средах, как жидкость и газ. При очень плавном увеличении давления сильные деформации также происходят, в основном, на неоднородностях, которые становятся все более интенсивными источниками разогрева ВВ. Т.о. одним из необходимых условий возбуждения взрыва заряда ударом является образование достаточно крупных (или множественных) и интенсивно разогретых горячих точек.
  
• 
  Конкретно опреде­ление чувствительности ВВ к удару производится при помощи приборов, называемых копрами. Испытание заключается в том, что на навеску ВВ, поло­женную на металлическую наковальню, сбрасывают с определенной высоты груз. Чувствительность инициирующих ВВ характеризуют ВЕРХНИМ и НИЖНИМ пределами.
  
• 
  Нижним пределом чувствительности называется та максимальная высо­та сбрасывания данного груза, при которой из ряда испытаний не получа­ется ни одного взрыва.
  
• 
  Верхним пределом чувствительности называется та минимальная высо­та сбрасывания того же груза, при которой каждое испытание оканчивает­ся взрывом.
  

б)- тепловому импульсу. Чувствительность взрывчатого вещества к тепловому импульсу характеризуется температурой, при понижении которой на 5C не происходит вспышки небольшой навески (0.05 г) взрывчатого вещества в течении 5-минутного нагревания ее в специальном двухстенном сосуде, заполненном сплавом Вуда. Навеска в пробирке вводится в сплав, предварительно нагретый до требуемой температуры. Температура вспышки позволяет судить о возможности использования данного вещества в условиях высоких температур, например: при торпедировании нефтяных скважин на больших глубинах, где температура в скважине часто превышает 150 С; при выпаривании ВВ из боеприпасов взрывного действия и т.п.

Следует помнить, чтотемпература вспышки никак не характеризует степень воспламенения взрывчатого вещества от воздействия открытого пламени или искр.

в)- лучу огня. При использовании ВВ очень часто существует опасность воздействия на них луча огня. Поэтому промышленные ВВ часто испытывают на воспламеняемость их от луча огня от огнепроводного шнура. Для этого 1 г ВВ помещают в пробирку, укрепленную на штативе. В пробирку вводят огнепроводный шнур таким образом, чтобы он находился на расстоянии 1 см от ВВ. При сгорании шнура луч пламени, воздействуя на ВВ, может вызвать его воспламенение.

По чувствительности к лучу огня огнепроводного шнура ВВ можно подразделить на следующие группы: все инициирующие ВВ детонируют от луча огня, пороха и сухая нитроклетчатка вспыхивают или взрываются, тетрил и динамиты загораются, аммониты, тротил, гексоген, не загораются и не взрываются при таких условиях.

Характеристики взрывчатого превращения ВВ:

а) энергия взрывчатого превращения ВВ. Под энергией взрывчатого превращения (потенциальной энергией) понимают количество тепла, которое выделяется при взрыве 1 кг взрывчатого вещества в постоянном объеме без совершения механической внешней работы. Энергия взрывчатого превращения обычно выражается в ккал/кг. Теплота реакции взрывчатого превращения является чрезвычайно важной характеристикой ВВ, чем больше тепла выделится при взрыве, тем выше работоспособность ВВ. Превращение тепла в механическую работу идет со значительными потерями (например часть тепла всегда тратится на разогрев окружающей среды). Кроме того химическое превращение ВВ в реальных условиях никогда не бывает полным, т.к. при детонации происходит частичный разброс взрывчатого вещества. В процентном отношении потери такого рода бывают тем больше, чем меньше диаметр заряда и чем ближе он по величине к значению критического диаметра детонации данного ВВ. Например при взрыве небольших открытых (безоболочечных) зарядов потери только вследствие бокового разброса могут достигать десятков процентов от общей энергии ВВ. При наличии прочной оболочки, препятствующей разлету частиц ВВ, при взрыве зарядов большого диаметра (по сравнению с критическим диаметром детонации) химические потери малы. Химические потери особенно велики при взрыве грубо измельченных, переуплотненных и слежавшихся смесевых ВВ на основе аммиачной селитры.

Вся энергия ВВ за вычетом химических потерь выделяется в момент взрыва в виде тепла и составляет полную фактическую тепловую энергию ВВ. Но как уже отмечалось эта энергия не может быть полностью преобразована в механическую работу из-за наличия тепловых потерь, которые связаны с разогревом окружающей среды, преодоление внутреннего трения при пластических деформациях среды и т.д. Вся энергия ВВ за вычетом химических и тепловых потерь составляет полную фактическую работу взрыва. Только часть этой механической работы является полезной. Например при взрыве гранаты Ф-1 образуется большое количество очень мелких (менее 1 мм) осколков, которые не обладают какой-либо серьезной поражающей способностью. Измельчение оболочки на такие мелкие осколки является бесполезной тратой энергии взрыва. Коэффициент полезного действия взрыва, равный отношению доли энергии, приходящейся на полезные формы работы, ко всей энергии ВВ (т.е. количеству тепла, выделившегося при сгорании данного количества ВВ) мал и обычно не превышает 10%.

Опытное определение энергии взрывчатого превращения производится с помощью специальной калориметрической установки, внутри которой взрывается (сжигается) определенное количество испытуемого вещества. В результате взрыва установка нагревается до некоторой температуры, фик­сируемой специальным термометром. По разности температур установки с учетом ее массы и теплоемкости, а также веса испытуемого ВВ вычисляют энергию его взрывчатого превращения

б) скорость детонации ВВ. Определение скорости детонации производится различными методами. Наиболее простой основан на сравнении известной скорости детонации де­тонирующего шнура со скоростью детонации испытуемого заряда (метод Дотриша). В соответствии с этим методом заряд испытуемого ВВ длиной 30-40 см помещается в трубу, через боковую поверхность которой на строго определенном расстоянии L один от другого вставляют концы отрезка детонирующего шнура с известными параметрами. Средний участок шнура укладывают на свинцовую пластину. На пластине в месте, соответс­твующем середине шнура, делают риску 0. Заряд ВВ взрывают с торца элект­родетонатором. Детонационная волна, распространяясь вдоль заряда, вы­зывает детонацию сначала в одной, а затем в другой ветви детонирующего шнура. В месте встречи детонационных волн, проходящих по шнуру, на свинцовой пластине получается характерная отметка F, отстоящая на расстоянии l от риски 0.

в) бризантность ВВ. Под бризантностью понимают способность ВВ дробить при взрыве соп­рикасающиеся с ним предметы (металл, горные породы и т.д.). Бризант­ность ВВ зависит от скорости его детонации: чем больше скорость дето­нации, тем больше (при прочих равных условиях) бризантность данного ВВ.

Мерой практической оценки бризантности условно принято считать величину обжатия свинцовых столбиков под действием взрыва определенной навески испытуемого ВВ (проба Гесса). Для этого заряд испытуемого ВВ весом 50 г в порошкообразном состоянии помещают в цилиндрический бу­мажный патрон диаметром 40 мм и доводят его плотность до 1 г/см с од­новременным образованием гнезда под электродетонатор. На патрон кладут картонный кружок с отверстием в центре для установки электродетонато­ра. Патрон устанавливают на стальную пластину, которая укладывается на два свинцовых столбика высотой 30 мм и диаметром 40 мм каждый. После установки патрона и крепления всей системы на массивной плите производят взрыв, в результате которого свинцовые столбики деформиру­ются. Величиной обжатия (уменьшением высоты свинцовых столбиков), вы­раженной в мм, и определяется бризантность испытуемого ВВ.

г) фугасность ВВ. Фугасность (работоспособность) ВВ характеризуется разрушением и выбросом материала той или иной твердой среды (чаще всего грунта), в которой происходит взрыв. Мерой фугасности служит объем воронки выбро­са, отнесенный к весу заряда испытуемого ВВ.

Мерой практической оценки фугасности условно считают увеличение объема канала свинцовой бомбы под действием взрыва определенной навес­ки испытуемого образца ВВ (проба Трауцля). Для этого заряд испытуемого вещества весом 10 г в порошкообразном состоянии помещают в канале мас­сивной свинцовой бомбы, засыпают песком и взрывают при помощи электродетонатора. При взрыве канал бомбы расширяется, и по увеличению его объема, выраженного в куб. см (мм), судят о фугасности испытуемого ВВ.
7. Классификация взрывчатых веществ

Взрывчатые вещества, в принципе, можно классифицировать по бесконечному множеству оснований. Здесь приведем только по некоторым из них.

а)- По составу. ВВ обычно подразделяют по составу на химические соединения и механические смеси. В 1-й лекции классификация ВВ по этому основанию была достаточно подробно рассмотрена.

б)- по форме взрывчатого превращения. ВВ подразделяются на первичные,вторичные, метательные ВВ и пиротехнические составы (ПТС). К первичным относятся те ВВ, которые в небольших зарядах безотказно взрываются от поджигания или от слабого механического воздействия. Первичные взрывчатые вещества обычно используют для взрыва вторичных ВВ. Поэтому их еще называют инициирующими. Первичные ВВ входят в составы капсюль-детонаторов, капсюлей к патронам огнестрельного оружия и т.д. К числу основных инициирующих ВВ относятся гремучая ртуть, азид свинца, тринитрорезорцинат свинца (ТНРС), тетразен, ударные составы на основе гремучей ртути и бертолетовой соли.

К вторичным ВВ относятся вещества, которые обладают меньшей чувствительностью к внешним воздействиям. Для возбуждения взрыва в них, как правило, используют взрыв малых количеств инициирующих ВВ. Основной формой взрывчатого превращения в них является детонация. Поэтому их еще называют бризантными (БВВ). Они используются в качестве основного ВВ в различных взрывных устройствах. Все бризантные ВВ могут гореть с различными скоростями и горение их может переходить в детонацию при определенных условиях, и наоборот, например, в зонах малой плотности ВВ. Основными представителями БВВ являются: тротил, тетрил, ТЭН, Гексоген, пикриновая кислота, мелинит, пластит, динамит, смесевые вещества на основе аммиачной селитры и т.д.

Наиболее употребим в военном деле и горнорудной промышленности тротил. На открытом воздухе он горит, образуя пламя и обычно не взрывыается. К механическим воздействиям он не чувствителен. Выпускается в виде шашек 400 г, 200 г, 75 г, тротил в них желтого цвета.

Отдельно необходимо отметить группу бризантных взрывчатых веществ на основе нитроглицерина. Эти вещества в зависимости от процентного содержания нитроглицерина и нитрогликоля (весьма чувствительных ВВ) получаются в виде резинообразного студня или маслянистого порошка. Составы, содержащие 50 % и более нитроглицерина называются желатин-динамитами. Порошкообразные составы содержат не более 30 % нитроглицерина и называются победитами или детонитами. Они замерзают при температуре 10 - 20 С. В замерзшем состоянии они весьма чувствительны к ударам, трению и легко взрываются при разламывании заряда, снятии бумаги с него т.п. Нитроглицерин и нитрогликоль постепенно эксудируют из внутренних слоев патрона к переферийным и, скапливаясь на поверхности в виде масляных капелек, делают ВВ чрезвычайно опасным в обращении. Дело в том, что чистый нитроглицерин является очень чувствительными к внешнему механическому воздействию. Поэтому при обнаружении маслянистых выделений необходимо проявлять максимальную осторожность при обращении с ВВ. Горение динамитов в замкнутом объеме может перейти в детонацию.

Метательные ВВ преимущественно используются в различных стреляющих устройствах, где требуется метание объектов без бризантного (дробящего) эффекта. Основной формой взрывчатого превращения метательных ВВ является устойчивое горение, не переходящее в детонацию. К метательным веществам относятся пороха и смесевые твердотопливные ракетные топлива.

Дымный порох является одним из самых распространенных ВВ, используемых в ВУ самодельного изготовления. Он состоит из 75 % селитры, 10 % серы и 15 % древесного угля. При влажности всего 5% он становится абсолютно безопасным. Однако сухой порох, реагируя на трение, подогрев, удары и искры, считается коварным ВВ. Он особенно чувствителен к искрам, вызываемым электричеством или чем-то другим. При работе с дымным порохом необходимо заземлить себя, а при работе на открытом пространстве нельзя дотрагиваться до него, не потерев предварительно руки о грунт. Следует избегать ношения нейлоновой, шерстяной или шелковой одежды, генерирующей статическое электричество. Фугасность дымного пороха равна примерно половине тринитротолуола (тротила). Бездымный порох также часто используют в качестве заряда в трубчатых бомбах. Многие сорта чувствительны к трению, поэтому при работе с ним следует применять те же меры предосторожности, что и для дымного пороха. Кроме того, горение в замкнутом малом пространстве бездымного пироксилинового пороха может перейти в детонацию.

Пиротехнические составы (ПТС). Пиротехнические составы используются для получения пиротехнических эффектов (светового, звукового, дымового, зажигательного и т.д.). Основной вид взрывчатого превращения ПТС - горение, однако при определенных условиях возможна и их детонация. Пиротехнические вещества включают окислитель (хлорат калия), горючее вещество (шеллак), вещество, придающее составу специальный эффект (например при горении соли бария дают зеленый цвет), цементатор и иногда флегматизатор.

в)- по способу изготовления. Различают ВВ промышленного изготовления и самодельного. Абсолютное большинство ВВ изготавливают только заводским способом и практически все мощные взрывчатые вещества заводского изготовления характеризуются оптимальным весовым соотношением компонент, что позволяет участвовать в реакции всему веществу без остатка.

ВВ самодельного изготовления обычно характеризуются неоптимальным весовым соотношением компонент. Поэтому обычно после их взрывчатого разложения остается непрореагировавшее вещество. Большинство самодельных ВВ изготовлено на основе механических смесей (см. табл.5.1.). Главным образом для этих целей используется гранулированная аммиачная селитра в смеси с алюминиевым порошком, соляровым маслом, мазутом, торфом, угольной или древесной мукой и т.д. Все они относятся к слабым ВВ и характеризуются слабой устойчивостью к влаге, слеживаемости и т.д.

Следует помнить, что ВВ промышленного изготовления могут подвергаться самодельной переделке (доработке), например: гранулированные ВВ измельчают для уменьшения критического диаметра детонации; для увеличения детонационной способности и чувствительности в ВВ добавляют такие сенсибилизаторы, как молотое стекло, ТЭН из детонирующего шнура, а для увеличения фугасного действия - алюминиевую пудру. Во всех этих случаях ВВ следует рассматривать как самодельные на основе ВВ промышленного изготовления.

По способности совершить ту или иную работу за единицу времени бризантные ВВ делятся на веществаповышенной мощности, нормальной мощности и малой мощности.

К бризантным ВВ повышенной мощности относятся ТЭН, гексоген, тетрил и т.д. Гексоген в смесях с аммиачной селитрой применяется на взрывных работах под названием скального аммонита. Наиболее часто используемыми ВВ нормальной мощности являются: тротил и пикриновая кислота. К ВВ пониженной мощности относятся разнообразные аммиачно-селитренные ВВ (аммониты, динамоны, аммоналы, игданиты, акваниты и т.д.), нитроглицериновые ВВ, оксиликвиты и т.д.

в)- по физическому состоянию. ВВ по физическому состоянию могут быть твердыми, пластичными и жидкими. Твердые ВВ, в свою очередь, делятся на монолитные и сыпучие, изготовленные в виде порошков или гранул. К монолитным ВВ можно отнести литой тротил или литые смеси тротила с аммиачной селитрой и алюминием. В настоящее время изготавливаются в малых количествах из-за неудобства их использования в взрывных камерах различной формы. В большинстве случаев твердые ВВ используют в сыпучем состоянии в виде порошков и гранул. К сыпучим твердым ВВ относят аммониты, гранулированный тротил или сплав тротила с алюминиевым порошком-алюмотол, смеси гранулированной аммиачной селитры с нефтепродуктами или тротилом и некоторыми другими горючими добавками. Пластичные ВВ обычно состоят из смеси твердых компонентов с жидкой желатинированной массой и по консистенции напоминают крутое, а в некоторых случаях и жидкое тесто. Особенностью пластичных ВВ является их способность к пластической деформации, благодаря которой во взрывных камерах любой конфигурации можно получить высокую плотность заряжания. Наиболее типичными пластичными ВВ являются высокопроцентные динамиты, в состав которых входят твердые компоненты: селитра и некоторые горючие и взрывчатые добавки, а также желатинированный нитроглицерин или смеси его с другими жидкими нитратами.

На взрывных работах часто применяют ВВ разной консистенции на водной основе - водонаполненные ВВ. Твердыми компонентами таких ВВ чаще всего являются порошкообразный, чешуированный или гранулированный тротил и аммиачная селитра. К такому виду ВВ относятся акваниты и так называемые льющиеся ВВ - акватолы. Примером жидких ВВ являются нитроглицерин, нитрогликоль и некоторые другие нитроэфиры, которые используются в промышленности только в качестве компонентов взрывчатых смесей или порохов.
8. Поражающее действие взрыва

Под поражающим действием взрыва понимают пять основных видов воздействия на окружающую обстановку:

1. Бризантное действие;

2. Фугасное действие;

3. Осколочное действие;

4. Термическое действие;

5. Электромагнитное действие.

Ряд специалистов в области взрывотехники бризантное и фугасное действие рассматривают как единое ударно-волновое действие взрывной волны на объекты окружающей обстановки. В данной лекции будем придерживаться старой устоявшейся терминологии.

Бризантное (дробящее) действие. Разрушение, непосредственно контактирующих с взрывным устройством сооружений, элементов конструкций с образованием осколков происходит в результате бризантного действия взрыва, которое еще называют дробящим. Обычно промежуток времени, в течение которого поддерживается избыточное давление, мал и поэтому действие взрыва носит так называемый импульсный характер. Бризантному действию соответствует только малая часть ударной волны, расположенная в непосредственной близости к пиковому давлению, которое пропорционально квадрату скорости детонации D и плотности взрывчатого вещества : P_пик=*D²/4

Следовательно, бризантность тем выше, чем больше скорость детонации и плотность ВВ.

Бризантное действие продуктов детонации, например, на оболочку ВУ возникает тогда, когда силы инерции отдельных участков оболочки, возникающие за счет ускорения, полученного ими в результате действия ударной волны, превышают силы межмолекулярного сцепления. В этом случае металлическую оболочку можно представить в виде идеальной жидкости, на которую действует кратковременная сила. В результате оболочка дробится на мелкие осколки, на которых практически отсутствуют следы пластической деформации. Считается, что бризантное действие взрыва на объекты окружающей обстановки возможно на расстояниях не более 3 радиусов заряда ВВ (в тротиловом эквиваленте).

Фугасное действие. Разрушение или перемещение в пространстве объектов ударной волной, включающей в себя кроме воздуха еще и продукты взрывчатого разложения ВВ, называется фугасным действием взрыва. Фугасность проявляется в форме выброса грунта из воронок и выемок, образовании полостей в скальных породах и рыхлении их и т.д.

При падении ударной волны на преграду, расположенную перпендикулярно направлению распространения взрывной волны, она отражается от него и давление на сооружение увеличивается минимум вдвое за счет сложения падающей и отраженной волн.

Если провести образное сравнение, то бризантное действие взрыва можно сравнить с резким ударом стального молотка по хрустальной вазе. В результате кратковременного импульсного воздействия ваза фрагментируется на множество мелких осколков.Фугасное же действие схоже со сверхмощным порывом ветра, который может не только подхватить осколки вазы, образовавшиеся в результате бризантного действия взрыва, но и разрушить или отбросить крупные ее фрагменты с огромной скоростью (сотни метров в секунду).

В зависимости от решаемой задачи используют ВВ с доминирующим бризантным или фугасным действием. Например, если требуется переместить валун, то под него со стороны, противоположной направлению смещения, закладывают заряд метательного или низко бризантного ВВ. В результате его срабатывания валун будет выворочен и смещен в нужном направлении. Если же требуется его раздробить, то под него подкладывается (или на него накладывается) заряд бризантного ВВ. В случае размещения бризантного заряда со свободной стороны для увеличения бризантного действия на преграду его сверху покрывают слоем вязкой глины или придавливают камнями, т.е. используют так называемую «забивку».

Осколочное действие взрыва. Часто к значительным разрушениям сооружений и поражению живой силы приводит не только действие взрывной волны, но и соударение с нею (живой силой) образовавшихся при взрыве и разогнанных до высоких скоростей осколков. По способу образования различают два вида осколков: «первичные» и «вторичные». «Первичными» называют осколки, образовавшиеся при взрывном разрушении (фрагментации) стенок оболочек или контейнеров, содержащих ВВ, а также осколки, образовавшиеся в результате бризантного действия взрыва на близлежащие объекты [1].

За счет бризантного и фугасного действий взрыва первичные осколки на начальном этапе разгоняются до скоростей порядка одного-двух километров в секунду. Если бы осколки имели обтекаемую форму, то за счет большой начальной скорости они могли бы разлетаться на очень большие расстояния. На практике их радиус разлета обычно не превышает нескольких сотен метров. Рассмотрим два предельных случая образования первичных осколков - взрыв высоко бризантного ВВ и физический взрыв (скорее разрыв. Ред.) газового баллона. При взрыве авиационной бомбы в полевых условиях образуются первичные осколки, в основном, массой 1-5 г, которые в начальный момент времени разгоняются до скоростей 1-2 км/с. При взрывном же разрушении сосудов высокого давления обычно образуется 2-3 осколка, которые ускоряются лишь до скоростей порядка сотен метров в секунду. Осколки, образовавшиеся в результате фугасного действия взрыва или образовавшиеся в результате удара о преграду первичных осколков, называются вторичными. Ими могут быть мелкие незакрепленные инструменты, трубы, бревна, части строений, разрушенных и увлеченных взрывной волной и т.д. К ним же можно отнести осколки оконного стекла, которые могут нанести серьезные ранения.

Термическое (тепловое) действие. Воздействие на окружающие предметы теплового излучения и раскаленных продуктов взрыва называется термическим действием взрыва. Тепловой поджигающий эффект, вызванный взрывом, бывает разным в зависимости от используемого ВВ. Например, взрыв метательных ВВ вызывает более длительное зажигательное действие, чем взрыв бризантных ВВ. С другой стороны бризантные ВВ при взрыве дают гораздо более высокую температуру. В том и другом случае время теплового действия измеряется сотыми долями секунды. Анализ многочисленных происшествий, связанных с взрывами показывает, что тепловое действие взрывов бризантных ВВ не играет большой роли, за исключением случаев, когда на месте происшествия находятся легко воспламеняемые вещества. Пожары, часто возникающие при взрыве конденсированных ВВ внутри помещений, обычно вызваны замыканием электрических цепей или в результате разрушения газопровода, а не из-за теплового действия взрыва.

Электромагнитное действие. Из физики взрыва известно, что любой взрыв ВВ или выстрел сопровождается излучением электромагнитных полей. (Например, при выстреле в зоне горения пороха температура газов достигает более 2000 градусов, что приводит к появлению заряженных частиц- ионов. При истечении струи газов со сверзвуковой скоростью из канала ствола за счет движения заряженых ионов в окружающем пространстве наводятся электромагнитные поля). Обычно их действием пренебрегают, так как излучение не представляет прямой опасности для человека. Однако мощные электромагнитные поля способны создать серьезные помехи и при определенных условиях могут даже вывести из строя высокочувствительные входные цепи различных боевых целей (самонаводящиеся ракеты различных систем, РЛС, электронные системы боевой техники и т.д.). Поэтому в последнее десятилетие интенсивно разрабатываются электромагнитные боеприпасы (ЭМБП) в которых применяют устройства, увеличивающие КПД генерации электромагнитного излучения. Как и в обычных боеприпасах в ЭМБП первичным источником энергии является взрывчатое вещество. Для поражения входных цепей электроники цели (а значит и выведения из строя всей цели) достаточно пережечь токовым импульсом полупроводниковый элемент размером порядка тысячной доли миллиметра (микрон). Для этого достаточно импульса радиочастотного электромагнитного излучения, энергия которого в сотни тысяч раз меньше, чем энергия, необходимая для поражения цели взрывной волной или осколками. ЭМБП среднего калибра (100-120 мм) при срабатывании формирует импульс излучения с энергией несколько дясятков Дж. Поскольку излучение генерируется в течение миллионных долей секунды, то его мощность лежит в пределах сотен мегаватт (100 Дж/10^-6с = 10⁸ Ватт). Излучение распространяется по всем направлениям вокруг заряда, а плотность его мощности убывает пропорционально квадрату расстояния. Например, при срабатывании 105 мм реактивной гранаты с взрывным магнитным генератором частоты Е45 импульс излучения способен: - на расстоянии 6-10 метров от места взрыва инициировать электродетонатор с разведенными проводниками; - на радиусах до 30 метров он способен вывести из строя систему опознавания «свой-чужой» и блокировать попытку пуска ЗУР из переносного зенитно-ракетного комплекса; - на радиусах до 50 метров временно или стойко выводит из строя электронные схемы неконтактных магнитных противотанковых мин. При временном выводе из строя мин последние на 20-30 минут лишаются возможности реагировать на движущиеся цели. В настоящее время разрабатываются системы залпового применения таких боеприпасов, т.к. воздействие на цель последовательности импульсов от срабатывания множества боеприпасов дает сверхсуммарный эффект.
Литература, используемая при подготовке лекции:

1. Андреев К. К., Беляев А.Ф. Теория взрывчатых веществ. - М.: Оборонгиз, 1960.

2. Багая П.И. Химия и технология инициирующих взрывчатых веществ. – М.; Машиностроение, 1975.

3. Беляков А.А. Методика расследования преступлений, совершенных с применением взрывных устройств Екатеринбург: Изд-во УрГЮА, 1998.

4. Волченков В.В., Серов В.П. Борьба с незаконным оборотом огнестрельного оружия,боеприпасов и взрывчатых веществ: Учебное пособие.- М.: МЦПО и КНИ при ГУК МВД России, 1996.

5. Горст А.Г. Пороха и взрывчатые вещества. М.: Оборонизд, 1957.

6. Дильдин Ю.М., Мартынов В.В., Семенов А.Ю., Шмырев А.А. Криминалистические признаки взрывных устройств самодельного изготовления: Учебное пособие. - М.: ВНКЦ МВД СССР, 1991.

7. Дильдин Ю.М., Колмаков А.И., Семенов А.Ю., Шмырев А.А. Предварительная расчетная оценка параметров взорванного взрывчатого вещества по данным осмотра места происшествия: Методические рекомендации. - М.: ВНИИ МВД СССР, 1986.

8. Дильдин Ю.М., Мартынов В.В., Семенов А.Ю., Стецкевич А.Д. Место взрыва как объект криминалистического исследования. -М., 1995.

9. Дильдин Ю.М., Мартынов В.В., Семенов А.Ю., Шмырев А.А. Взрывные устройства промышленного изготовления и их криминалистическое исследование: Учебное пособие. - М.: ВНКЦ МВД СССР, 1991.

10. Дильдин Ю.М., Мартынов В.В., Семенов А.Ю., Шмырев А.А. Основы криминалистического исследования самодельных взрывных устройств. - М., 1991.

11. Дубнов Л.В., Бахаревич Н.С. Романов А.И. Промышленные взрывчатые вещества. – 3-е изд., перераб. И доп.- М.: Недра, 1988.

12. Инструкция по созданию специальных групп по сбору и обработке вещественных доказательств. Лаборатория ФБР. Вашингтон, 1995.

13. Моторный И.Д. теоретико-прикладные основы применения средств и методов криминалистической взрывотехники в борьбе с терроризмом: Монография. – М.: изд. Шумилова И.И., 1999.

14. Поздняков З.Г., Росси Б.Д. Справочник по взрывчатым веществам и средствам взрывания. – М.: Недра, 1977.

15. Ручкин В.А., Железняков А.И., Сенцов А.С., Калашников А.Н. Основы криминалистических знаний о боеприпасах и взрывчатых веществах и ответственность за преступное обращение с ними: Учебное пособие. – Волгоград, 1994.

16. Справочник взрывника. Б.Н. Кутузов, В.М. Скоробогатов, И.Е. Ерофеев и др.- М.: Недра.

17. Физика взрыва.// Под ред. Станюковича. Изд. 3,перераб. и доп. М.: Наука, 1975.

18. Шагов Ю.В. Взрывчатые вещества и пороха. – М.: Воениздат, 1976.