Что такое взрыв.

Что такое взрыв, знают все. И, наверное, у большинства  людей, особенно в наше неспокойное  время, это понятие ассоциируется  прежде всего с жертвами и разрушениями во время боевых действий, терактов, несчастных случаев. Одним из самых  страшных проявлений действия взрыва явилась атомная бомбардировка двух городов Японии в 1945 году. В настоящей статье мы не будем рассматривать подобные трагические проявления действия взрыва. Моей задачей является рассказ о некоторых весьма полезных применениях взрывов (в том числе и ядерных) в последние годы.

Так что такое  взрыв? Впервые определение взрыва в России дал М.В. Ломоносов ("О  природе и рождении селитры", 1748 год):

"Взрыв - это  очень быстрое выделение большого  количества энергии и большого  объема газов".

Что означает "очень  быстрое" выделение энергии? (Быстрота - понятие относительное.) Суть этого  заключается в том, что выделение  энергии при взрыве является более  быстрым, чем другие формы выделения  энергии в сходных условиях (например, при горении). Чтобы выделившаяся энергия могла осуществить механическое действие, нужно рабочее тело, то есть вещество, которое могло бы передать достаточно большое давление окружающей среде. Этим рабочим телом являются газообразные продукты взрыва, которые, будучи вначале сильно нагретыми и сжатыми, расширяются и производят механическую работу. Скорость распространения процесса взрыва, называемого детонацией, весьма велика и достигает 9 км/с.

Немного истории. Греческий огонь - горючее на основе селитры, способное гореть под водой за счет кислорода, выделяемого при нагревании селитры. История практического применения взрыва начинается в X веке, когда впервые был изготовлен черный порох (смесь мелко раздробленного угля и селитры). Если черный порох находится в замкнутом объеме (в стволе пушки, в грунте и т.п.), происходит быстрое его сгорание, напоминающее взрыв. Если в сосуде с порохом имеется отверстие, порох горит сравнительно медленно, образующиеся газы вырываются из отверстия в виде струи. Такой сосуд является простейшим вариантом реактивного двигателя.

Взрыв одной  из крупнейших башен Казанского кремля в 1552 году был осуществлен при  осаде Казани войсками Ивана Грозного. Во время царствования Петра I были созданы приборы для определения  удельной энергии взрыва черного  пороха. Кстати, говорят, что Петру I принадлежит одно из первых предложений по использованию взрыва в мирных целях, способ автоматического тушения пожаров: внутри помещения, охраняемого от пожаров, устанавливали бочку с водой, внутри которой находился заряд из пороха. В различные части помещения от заряда были проложены огнепроводящие шнуры (также снаряженные порохом). Взрыв заряда в бочке с водой по сигналу от загоревшегося участка помещения разбрасывал воду и прекращал пожар.

Развитие теории взрывных явлений связано с именами выдающихся ученых, среди них Л. Эйлер, Гюгонио, Д. Чепмен, Э. Жуге, В. Михельсон, Я. Зельдович, М. Лаврентьев, К. Станюкович, Л. Седов, Г. Петровский, А. Компанеец, Ф. Баум и др. Обычные (неядерные) взрывчатые вещества (ВВ) называют химическими ВВ, так как энергия при их взрыве выделяется в виде химических реакций. БЧльшая часть используемых на практике ВВ - это твердые вещества. Применяются жидкие и газообразные взрывчатые вещества, которые обладают, по сравнению с твердыми ВВ, целым рядом специфических особенностей.

Описание процесса распространения взрывчатого превращения  по ВВ (детонации) проводится обычно на основе гидродинамической теории детонации. Одним из основных ее условий является то, что взрывчатое превращение происходит в узкой зоне, примыкающей к фронту детонационной волны. За фронтом детонационной волны давление, температура и плотность вещества (это уже продукты взрыва) скачкообразно повышаются. Расширяющиеся продукты взрыва являются рабочей средой, совершающей работу. Основные параметры детонационной волны связаны соотношениями, вытекающими из уравнений сохранения массы, импульса, энергии. Процесс детонации в ВВ во многих случаях возбуждается ударной волной, тем или иным способом создаваемой в заряде ВВ (взрыв капсюля-детонатора, удар быстролетящих осколков или пластины, мгновенный разогрев излучением и т.п.). Детонация возникает, если параметры ударной волны выше некоторых критических значений. Для твердых ВВ критические значения давления составляют (10 - 50) " 108 H/м2. Кинетическая теория процесса возбуждения детонации очень сложна. Однако предельными условиями возбуждения детонации являются следующие: 1) давление на фронте ударной волны должно быть больше некоторой критической величины Ркр ; 2) должны выполняться определенные соотношения геометрических размеров заряда.

Эти условия  вытекают из принципа Ю.Б. Харитона об устойчивом распространении детонации  по заряду: устойчивая детонация возможна в том случае, если время химической реакции tр больше времени движения боковой волны разрежения к центральным частям заряда, энергия которой передается на фронте ударной волны и поддерживает ее интенсивность на необходимом уровне.

Количественное  соотношение для критического диаметра:

dкр ї 2с  tр ,

где с - скорость звука в продуктах детонации.

Возбуждение химических реакций, развитие которых приводит к детонации ВВ, происходит в небольших  локальных объемах, которые получили название "горячих" точек. Теория детонационных волн, результаты экспериментальных  исследований, описывающие взрывчатые превращения в различных ВВ, широко освещены в многочисленной литературе.

Остановимся на некоторых современных полезных применениях взрывных процессов, на ряде так называемых взрывных технологий.

  Энергия взрыва

ВВ при взрыве выделяет энергию за счет того, что небольшой объем твердого или жидкого ВВ превращается в огромный объем газов нагретых до температуры тысяч градусов. Для разных типов ВВ Объем выделяющихся газов на 1 кг ВВ имеющего начальный объем не более 0,8...1л. составляет величину от 300 до 1000 л. и более. Образовавшиеся при взрыве горячие газообразные продукты распада ВВ начинают расширяться, производя механическую работу. Таким образом, ВВ имеют запас скрытой химической энергии освобождающийся при взрыве. Однако скрытой энергией обладает не только ВВ, а, например бензин, уголь, дрова и др. горючие вещества. Эта энергия горючих веществ может выделяться при горении. Почему же для целей разрушения и метания применяются ВВ и пороха, а не, например бензин? Известно, что в 1 кг. бензина энергии содержится в 10 раз больше чем в 1 кг. тротила и 12 раз больше чем в бездымном пироксилиновом порохе. Но заряд ВВ и заряд пороха с громадной скоростью превращается в газы, а бензин или любое топливо не может гореть без достаточного количества воздуха или свободного кислорода. Для сгорания 1кг. бензина требуется столько кислорода, сколько его содержится в 15,5 кг. воздуха. Поэтому теплоту горения (энергию) топлива нужно рассчитывать на 1 кг. его смеси с необходимым для его полного сгорания кислородом. При таком расчете разница в энергии сгорания смеси бензина с кислородом и энергии взрыва заряда ВВ того же количества меньше чем, приведено выше, однако, и в этом случае количество выделяющейся при сгорании бензина энергии больше: бездымный порох 700 ккал/кг., тротил 1000 ккал/кг., смесь бензина с кислородом –2300 ккал/кг. Следовательно, не величина энергии заключенная в ВВ и порохах является основной причиной их применения для целей разрушения и метания. Основная причина заключается не в величине энергии, а в очень быстром ее выделении. Если сгорание 1 кг. бензина в автомобильном двигателе происходит (в зависимости от мощности двигателя и его нагрузки) за 10...60 минут, то 1 кг. пороха сгорает в зарядной каморе артиллерийского орудия за несколько тысячных долей секунды, а взрыв 1 кг. тротила длится всего лишь 30-40 стотысячных долей секунды. Энергия при взрыве выделяется в десятки миллионов раз быстрее, чем при сгорании топлив. Этим и объясняется колоссальная мощность взрыва. Например, при взрыве 1 кг. тротила выделяется 1000 ккал. тепла, которые эквивалентны работе в 427000 кгм. При скорости детонации тротила в 6900 м/сек. и длине заряда 25 см. его детонация закончится в течение времени: 0,25:6900=0,000036=36 микросекунд. Тогда мощность, развиваемая 1 кг. тротила за этот промежуток времени, будет равна 427000:0,000036 = 11900000000 кгм/сек.=158х106 л.с.=158 млн.л.с.! Однако мощность взрыва правильнее вычислять не по времени детонации всего заряда, а по времени расширения продуктов взрыва до атмосферного давления, расширение же до такого объема по результатам скоростных съемок взрывного процесса протекает в течение нескольких миллисекунд. В этом случае мощность 1 кг. тротила выражается величиной более 1 миллиона лошадиных сил. Но и эта мощность в реальных условиях не может быть реализована полностью из-за кратковременности ее действия, инерции масс перемещаемого или разрушаемого материала, на которые она действует, а также потерь на нагрев окружающей среды, на излишнее измельчение и разбрасывание ее, на остаточное тепло в продуктах взрыва после их окончательного расширения и на неизбежные химические потери. В итоге полезная механическая работа часто не превышает 1-2%, а при взрывах в твердой среде 8-9% энергии содержащейся в ВВ. Однако огромное количество потенциальной энергии содержащейся в ВВ и порохах делает их незаменимыми, несмотря на неполное ее использование при взрыве. Большая мощность характерна для ВВ и в случае применения их для целей метания снарядов. Мощность порохового заряда артиллерийского выстрела крупного калибра составляет 15 млн.л.с

Почему  взрывают.

С целью  оказания давления на отдельных лиц, сведения счетов, вымогательств, убийств. Использование ВУ объясняется, с  одной стороны, их высокой эффективностью, а с другой ? низкой раскрываемостью  этого вида преступлений. Вещественные доказательства при взрыве уничтожаются почти полностью*. Меньше риск быть задержанным или убитым во время исполнения теракта по причине разделенности во времени с момента установки ВУ и до его срабатывания. Сегодня при серьезных покушениях все реже используют будильники и химические инициаторы (запальные устройства), так как нет проблем с управлением временем срабатывания ВУ по радиоканалу. Все это значительно снижает возможности следствия по розыску преступников. И в самом деле, очень немногие из этих преступлений раскрыты. 
В большинстве случаев применение ВУ для успешного уничтожения жертвы может быть единственно приемлемым способом. Многие погибшие при взрывах имели личную вооруженную охрану. Нередко телохранители бизнесмена или политика не помеха для его убийства. Но после совершения убийства из огнестрельного оружия уйти сложнее. Если охранник (телохранитель) не один, необходимо сначала уничтожить несколько человек**. Оставшийся в живых телохранитель может быть свидетелем. 
Иногда по тем же причинам используется не взрывчатка, а гранатометы разных типов, с которыми на черном рынке сейчас тоже не проблема. Это дает возможность преступнику находиться на куда большем расстоянии от объекта нападения и легче скрыться после совершения преступления. Но гранатомет вещь сложная: им нужно уметь пользоваться. А это без предварительной тренировки (навыка стрельбы) сложно. 
Так, например, покушение на Шеварднадзе было совершено с применением гранатомета. И если бы не низкая подготовка исполнителей в сочетании с чисто кавказской беспечностью, оно имело прекрасный шанс на успешный исход. 
Но одна из главных причин выбора преступниками именно этого способа психологическое воздействие на окружение жертвы. Бандиты после взрыва братана (в автомобиле, на кладбище, в собственной квартире) вряд ли будут повергнуты в ужас, смерть (причем в любом ее виде и исполнении) входит в правила игры. А вот бизнесмены и политики, несмотря на их обычные заявления после очередного взрыва с обещаниями сплотить ряды и т.п., на самом деле в большинстве случаев пугаются насмерть и куда чаще, чем после любого другого вида покушений, делают то, чего от них добиваются. В смерти при взрыве есть что-то мистическое, а большинство новых русских во много раз более суеверны, мистичны и легко поддаются психологическому воздействию. 
Еще один, довольно скользкий, аспект применения ВУ ? симуляция покушения. Эффективность применения ВУ ниже, чем наемного убийцы. Часто ВУ находят раньше расчетного времени, часто они не срабатывают в силу объективных причин или вследствие неопытности взрывников. Поэтому никого не удивляют сообщения о заложенном, но не взорвавшемся ВУ. Или о взрыве, в результате которого никто не пострадал. Все это дает возможность тем, кому это очень нужно (для поднятия рейтинга, обвинения и уничтожения политических противников или для достижения других, в основном политических целей), симулировать покушение при помощи ВУ. Но это тема отдельного разговора. 

Чем взрывают.

 
Чаще всего используются следующие  виды ВУ: 
ВУ механического действия, когда устройство срабатывает от механического воздействия (вскрытия упаковки, открытия или закрытия двери и т.п.); 
ВУ электрического действия, когда срабатывание происходит при включении электрического прибора с автономным или сетевым питанием, при включении системы зажигания машины и др.; 
ВУ электрического действия с задержкой, когда электрическая цепь ВУ замыкается через установленный промежуток времени, что может обеспечиваться часовым механизмом, электронной схемой, химической реакцией; 
радиоуправляемые ВУ, когда замыкание электрической цепи происходит с помощью электронной схемы после передачи по радиоканалу кодированного сигнала. 
В качестве ВВ сегодня чаще всего применяют тротил (он же тринитротолуол, тол, ТНТ, TNT) и пластиковую взрывчатку танковая ПВВ-5A, семтекс, пластит-4 (он же С-4). В случае использования самодельных ВВ иногда встречаются различные виды пороха, аммоналы, аммониты, динамоны, ANFO***, крайне редко ВВ на основе пикриновой кислоты (в смеси с пироксилином мелинит, лиддит любимое оружие эсэеровских боевиков начала века, очень простое в изготовлении). Есть информация о попытках изготовления газовых (на основе сжиженных пропана и бутана, используемых в газовых баллонах для обычных газовых плит) и бензиновых бомб. 
Не применяются нитроглицерин, самодельные гексоген и октоген, рецептами изготовления которых наполнены разные кроваво-романтичные книжки типа Поваренная книга анархиста, Справочник террориста и Интернет. Тем более что во всех такого рода изданиях, сочиненных не на основании собственного опыта, а по ?литературным источникам, эти рецепты ?содраны&127 с одного образца, притом неправильного любой, кто попытается соорудить ВВ по рекомендациям таких справочников, в лучшем случае лишится глаз, а в худшем жизни. 
В качестве детонаторов (инициаторов) используются многочисленные КД (для тротила КД-8А). 
Кроме самодельных ВУ (в том числе и с использованием армейских и специальных ВВ) используются и штатные мины противопехотные (осколочные ПОМЗ-2М, ОЗМ-4, ОЗМ-72, направленного действия МОН-50, МОН-90, МОН-100, американские М-16, М-16А), противотанковые, фугасно-осколочные (американская М-3). А также кумулятивные заряды (КЗУ-2) и многое другое благо человеческий гений в деле разработки уничтожения себе подобных беспределен. 
Исторические сведения о развитии взрывного дела

Современная взрывная техника, как и техника вообще, впитала в себя многовековой опыт, творческие поиски, плоды напряжённого труда и таланта народных умельцев, изобретателей, техников, инженеров, учёных, усилиями которых постоянно обобщается, совершенствуется и преемственно обогащается наследие производственного, технического и научного опыта многих миллионов людей.