Voor het grootste deel van de geschiedenis gebruikte de mens allerlei koude armen om zijn eigen soort te vernietigen, van een eenvoudige stenen bijl tot zeer geavanceerde en moeilijk te vervaardigen metalen gereedschappen. Rond de XI-XII eeuwen in Europa begonnen geweren te gebruiken, en zo maakte de mensheid kennis met het belangrijkste explosief-zwarte poeder.
Het was een keerpunt in de militaire geschiedenis, hoewel het nog ongeveer acht eeuwen duurde voordat vuurwapens scherpgeslepen staal volledig van het slagveld afdreven. Parallel aan de ontwikkeling van kanonnen en mortieren ontwikkelden zich explosieven - niet alleen buskruit, maar ook allerlei composities voor artilleriegranaten of landmijnen. De ontwikkeling van nieuwe explosieven en explosieven blijft actief in onze tijd.
Tegenwoordig zijn tientallen explosieven bekend. Naast militaire behoeften worden explosieven actief gebruikt in de mijnbouw, bij de aanleg van wegen en tunnels. Voordat we het echter hebben over de belangrijkste groepen explosieven, is het noodzakelijk om de processen die plaatsvinden tijdens de explosie in meer detail te beschrijven en het principe van de werking van explosieven (HE) te begrijpen.
Explosieven: wat is het?
Explosieven zijn een grote groep chemische verbindingen of mengsels die, onder invloed van externe factoren, in staat zijn tot een snelle, zelfonderhoudende en onbeheersbare reactie met het vrijkomen van grote hoeveelheden energie. Eenvoudig gezegd is een chemische explosie het proces waarbij de energie van moleculaire bindingen wordt omgezet in thermische energie. Gewoonlijk is het resultaat een grote hoeveelheid hete gassen, die mechanisch werk uitvoeren (verbrijzelen, vernietigen, bewegen, enz.).
De classificatie van explosieven is vrij ingewikkeld en verwarrend. Explosieven omvatten stoffen die niet alleen ontleden bij het ontploffingsproces (detonatie), maar ook bij langzame of snelle verbranding. De laatste groep omvat buskruit en verschillende soorten pyrotechnische mengsels.
Over het algemeen zijn de concepten van "ontploffing" en "deflagratie" (branden) de sleutel tot het begrijpen van de processen van een chemische explosie.
Detonatie is de snelle (supersonische) voortplanting van het compressiefront met de bijbehorende exotherme reactie in een explosief. In dit geval gaan chemische transformaties zo snel en een dergelijke hoeveelheid thermische energie en gasvormige producten wordt vrijgegeven dat een schokgolf in de substantie wordt gevormd. Detonatie is een proces van de snelste, naar men zegt, lawine-achtige betrokkenheid van een stof bij een chemische explosiereactie.
Deflagratie of verbranding is een soort redox-chemische reactie, waarbij het front zich in een substantie verplaatst als gevolg van normale warmteoverdracht. Dergelijke reacties zijn bij iedereen bekend en worden vaak in het dagelijks leven aangetroffen.
Het is merkwaardig dat de energie die vrijkomt tijdens de explosie niet zo groot is. Wanneer bijvoorbeeld 1 kg trotyl wordt ontploft, wordt het meerdere malen minder afgegeven dan wanneer 1 kg steenkool wordt verbrand. Bij de explosie komt het echter miljoenen malen sneller voor, alle energie komt vrijwel onmiddellijk vrij.
Opgemerkt moet worden dat de snelheid van voortplanting van detonatie het belangrijkste kenmerk van explosieven is. Hoe hoger het is, hoe effectiever de explosieve lading.
Om het proces van een chemische explosie te starten, is een externe factor nodig, deze kan van verschillende typen zijn:
- mechanisch (punctuur, impact, wrijving);
- chemisch (reactie van een stof met een explosieve lading);
- externe detonatie (explosie in de buurt van het explosief);
- warmte (vlammen, hitte, vonk).
Opgemerkt moet worden dat verschillende typen explosieven een verschillende gevoeligheid hebben voor externe invloeden.
Sommigen van hen (bijvoorbeeld zwart poeder) reageren goed op thermische effecten, maar tegelijkertijd reageren ze praktisch niet op mechanisch en chemisch. En om TNT te laten ontploffen, is alleen een detonatie-effect nodig. Het donderende kwik reageert heftig op externe prikkels en er zijn enkele explosieven die ontploffen zonder enige externe invloed. Praktisch gebruik van dergelijke "explosieve" explosieven is eenvoudigweg onmogelijk.
De belangrijkste eigenschappen van explosieven
De belangrijkste zijn:
- explosie producten temperatuur;
- warmte van ontploffing;
- detonatiesnelheid;
- explosiviteit;
- hoog explosief.
De laatste twee punten moeten afzonderlijk worden besproken. Stralen met explosieven - dit is het vermogen om de omgeving (rots, metaal, hout) te vernietigen. Dit kenmerk is grotendeels afhankelijk van de fysieke toestand waarin het explosief zich bevindt (mate van malen, dichtheid, uniformiteit). Brisance hangt af van de detonatiesnelheid van het explosief - hoe hoger het is, hoe beter het explosief omliggende objecten kan verpletteren en vernietigen.
Explosieven met explosieven worden meestal gebruikt om artilleriegranaten, bommen, mijnen, torpedo's, granaten en andere munitie uit te rusten. Dit type explosief is minder gevoelig voor externe factoren, externe detonatie is nodig om een dergelijke lading explosieven te ondermijnen. Afhankelijk van hun destructieve kracht, worden spring explosieven onderverdeeld in:
- Verhoogd vermogen: hexogen, tetryl, oxogen;
- Gemiddeld vermogen: TNT, meliniet, plastide;
- Verminderd vermogen: explosieven op basis van ammoniumnitraat.
Hoe hoger de explosiviteit van explosieven, hoe beter het het lichaam van de bom of het projectiel zal vernietigen, het fragment meer energie zal geven en een krachtiger schokgolf zal creëren.
Niet minder belangrijke eigenschap van explosieven is de explosiviteit ervan. Dit is het meest voorkomende kenmerk van een explosief, het laat zien hoe dit of dat explosief een vernietigend vermogen heeft. Explosiviteit hangt direct af van de hoeveelheid gassen die tijdens de explosie wordt gevormd. Opgemerkt moet worden dat explosiviteit en explosiviteit in de regel niet met elkaar verband houden.
Hoge explosiviteit en explosies bepalen wat we de kracht of kracht van een explosie noemen. Voor verschillende doeleinden is het echter noodzakelijk om de juiste soorten explosieven te selecteren. Brizantnosti is erg belangrijk voor granaten, mijnen en luchtbommen, maar explosieven met een aanzienlijk niveau van explosiviteit zijn meer geschikt voor mijnbouw. In de praktijk is de selectie van explosieven veel gecompliceerder en om het juiste explosief te kiezen, moet rekening worden gehouden met alle kenmerken.
Er is een algemeen aanvaarde methode om de kracht van verschillende explosieven te bepalen. Dit is het zogenaamde TNT-equivalent, wanneer de kracht van TNT conventioneel als één wordt beschouwd. Met behulp van deze methode kan worden berekend dat het vermogen van 125 g trotyl gelijk is aan 100 g RDX en 150 g ammoniet.
Een ander belangrijk kenmerk van explosieven is hun gevoeligheid. Het wordt bepaald door de kans op een explosie van een explosief wanneer het wordt blootgesteld aan een bepaalde factor. De veiligheid van productie en opslag van explosieven is afhankelijk van deze parameter.
Om beter te laten zien hoe belangrijk dit explosieve kenmerk is, kunnen we zeggen dat de Amerikanen een speciale standaard (STANAG 4439) hebben ontwikkeld voor de gevoeligheid van explosieven. En ze moesten ervoor gaan, niet uit een goed leven, maar na een reeks van uiterst ernstige ongelukken: 33 mensen werden gedood tijdens de ontploffing op de Amerikaanse Bien-Ho luchtmachtbasis in Vietnam, ongeveer 80 vliegtuigen werden beschadigd als gevolg van de Forrestal vliegdekschip explosies, en na de ontploffing van het vliegtuig op het vliegdekschip "Oriskani" (1966). Dus niet alleen krachtige explosieven zijn goed, maar ontploffen op precies het juiste moment - nooit meer.
Alle moderne explosieven zijn chemische verbindingen of mechanische mengsels. De eerste groep omvat hexogen, trotyl, nitroglycerine, pikrinezuur. Chemische explosieven worden in de regel verkregen door nitrering van verschillende soorten koolwaterstoffen, wat leidt tot de introductie van stikstof en zuurstof in hun moleculen. Naar de tweede groep - ammoniumnitraat-explosieven. De samenstelling van explosieven van dit type omvat gewoonlijk stoffen die rijk zijn aan zuurstof en koolstof. Om de temperatuur van de explosie in het mengsel te verhogen worden vaak poeders van metalen toegevoegd: aluminium, beryllium, magnesium.
Naast alle bovengenoemde eigenschappen, moet elk explosief chemisch bestendig zijn en geschikt zijn voor langdurige opslag. In de jaren 80 van de vorige eeuw konden de Chinezen de krachtigste explosieven synthetiseren - tricyclisch ureum. Zijn kracht overschreed de trotyl twintig keer. Het probleem was dat een paar dagen na de productie de stof uiteen viel en in slijm veranderde, ongeschikt voor verder gebruik.
Explosieven classificatie
Door hun explosieve eigenschappen zijn explosieven onderverdeeld in:
- Initiëren. Ze worden gebruikt om andere explosieven te ontploffen (laten ontploffen). De belangrijkste verschillen van explosieven in deze groep zijn hoge gevoeligheid voor initiërende factoren en hoge detonatiesnelheden. Deze groep omvat: explosief kwik, diazodinitrophenol, loodtrinitrosorcinaat en andere. In de regel worden deze verbindingen gebruikt in primers, ontstekingsbuizen, detonatorcapsules, squibs, zelfmoordenaar;
- Explosieven vernietigen. Dit type explosief heeft een aanzienlijk brisantieniveau en wordt gebruikt als hoofdlading voor de overgrote meerderheid van munitie. Deze krachtige explosieven verschillen in hun chemische samenstelling (N-nitramines, nitraten, andere nitroverbindingen). Soms worden ze gebruikt in de vorm van verschillende mengsels. Explosieven met explosieven worden ook actief gebruikt in de mijnbouw, bij het leggen van tunnels en bij het uitvoeren van andere technische werken;
- Explosieven werpen. Ze zijn een energiebron voor het gooien van projectielen, mijnen, kogels, granaten en voor het verplaatsen van raketten. Poeder en verschillende soorten raketbrandstof behoren tot deze klasse explosieven;
- Pyrotechnische composities. Gebruikt om speciale munitie uit te rusten. Bij het branden produceren ze een specifiek effect: verlichting, signalering, brandgevaarlijkheid.
Explosieven worden ook gedeeld door hun fysieke toestand in:
- Vloeistof. Bijvoorbeeld nitroglycol, nitroglycerine, ethylnitraat. Er zijn ook verschillende vloeistofmengsels van explosieven (panklastiet, Sprengel-explosieven);
- gas;
- Geleerde. Als u nitrocellulose in nitroglycerine oplost, krijgt u de zogenaamde explosieve gelei. Dit is een extreem onstabiele, maar vrij krachtige explosieve gelachtige substantie. Hij werd gebruikt door Russische revolutionair-terroristen aan het einde van de 19e eeuw;
- Suspension. Een behoorlijk uitgebreide groep explosieven, die tegenwoordig voor industriële doeleinden worden gebruikt. Er zijn verschillende soorten explosieve suspensies waarbij het explosief of oxidatiemiddel een vloeibaar medium is;
- Emulsie-explosieven. Een zeer populair type explosieven tegenwoordig. Vaak gebruikt in bouw- of mijnbouwwerken;
- Solid. De meest voorkomende groep explosieven. Het omvat bijna alle explosieven die worden gebruikt in militaire aangelegenheden. Kan monolithisch (trotyl), granulair of in poedervorm (hexogen) zijn;
- Plastic. Deze groep explosieven heeft plasticiteit. Dergelijke explosieven zijn duurder dan normaal, dus worden ze zelden gebruikt om munitie uit te rusten. Een typische vertegenwoordiger van deze groep is het plastide (of plastide). Het wordt vaak tijdens sabotage gebruikt om structuren te ondermijnen. Door zijn samenstelling is plastide een mengsel van RDX en elke weekmaker;
- Veerkrachtig.
Een geschiedenis van explosieven
De eerste explosieve stof, die werd uitgevonden door de mensheid, was zwart poeder. Men gelooft dat het al in de 7e eeuw na Christus in China werd uitgevonden. Er is echter nog geen betrouwbaar bewijs hiervan gevonden. Over het algemeen rond het poeder en de eerste pogingen om het te gebruiken creëerde veel mythen en uiteraard fantastische verhalen.
Er zijn oude Chinese teksten die mengsels beschrijven die qua samenstelling vergelijkbaar zijn met zwart poeder. Ze werden gebruikt als medicijnen, maar ook voor pyrotechnische shows. Daarnaast zijn er talloze bronnen die beweren dat in de volgende eeuwen de Chinezen actief buskruit gebruikten om raketten, mijnen, granaten en zelfs vlammenwerpers te maken. Het is waar dat illustraties van bepaalde soorten van dit oude vuurwapen twijfel doen rijzen over de mogelijkheid van de praktische toepassing ervan.
Nog voordat het poeder in Europa het "Griekse vuur" begon te gebruiken - ontplofbaar explosief, een recept dat helaas onze dagen niet heeft bereikt. "Greek fire" was een ontvlambaar mengsel, dat niet alleen niet doofde met water, maar zelfs in contact kwam met het nog meer ontvlambaar. Dit explosief werd uitgevonden door de Byzantijnen, ze gebruikten actief het 'Griekse vuur' zowel op het land als in zeeslagen, en bewaarden het recept in het striktste geheim. Moderne experts geloven dat dit mengsel olie, teer, zwavel en ongebluste kalk bevatte.
Buskruit verscheen voor het eerst in Europa rond het midden van de 13e eeuw en het is nog steeds onbekend hoe het naar het continent kwam. Onder Europese uitvinders van buskruit worden vaak de namen van de monnik Berthold Schwartz en de Engelse wetenschapper Roger Bacon genoemd, hoewel historici geen gemeenschappelijke mening hebben. Volgens een van de versies kwam buskruit, uitgevonden in China, via India en het Midden-Oosten, naar Europa. Hoe dan ook, al in de XIIIe eeuw wisten de Europeanen over buskruit en probeerden zelfs deze kristallijne explosieven te gebruiken voor mijnen en primitieve vuurwapens.
Vele eeuwen lang bleef buskruit het enige type explosieven dat de mens kende en gebruikte. Pas aan het begin van de XVIII-XIX eeuw, dankzij de ontwikkeling van de chemie en andere natuurwetenschappen, bereikte de ontwikkeling van explosieven nieuwe hoogten.
Aan het einde van de 18e eeuw verscheen, dankzij de Franse chemici Lavoisier en Berthollet, het zogenaamde chloraatpoeder. Tegelijkertijd werd het uitgevonden 'explosief zilver', evenals picrinezuur, dat in de toekomst werd gebruikt om artilleriegranaten uit te rusten.
In 1799 ontdekte de Engelse chemicus Howard "rammelend kwik", dat nog steeds in primers wordt gebruikt als een initiërend explosief. Aan het begin van de 19e eeuw werd pyroxylin verkregen - een explosief dat niet alleen kon worden gebruikt om schelpen uit te rusten, maar ook om er rookloos poeder van te maken.
In 1847 werd nitroglycerine voor het eerst gesynthetiseerd, maar dit explosief bleek te onstabiel en gevaarlijk voor productie en opslag. Een tijdje later werd dit probleem gedeeltelijk opgelost door de beroemde Alfred Nobel, die voorstelde om nitroglycirine met klei te mengen. Dus het werd dynamiet. Dit is een krachtig explosief, maar het is zeer gevoelig. Tijdens de Eerste Wereldoorlog probeerde dynamiet projectielen uit te rusten, maar dit idee werd snel opgegeven. Dynamite werd lange tijd in de mijnbouw gebruikt, maar tegenwoordig wordt dit explosief nog niet lang geproduceerd.
In 1863 ontdekten Duitse wetenschappers TNT en in 1891 begon de industriële productie van dit explosief in Duitsland. In 1897 synthetiseerde de Duitse chemicus Lentse hexogen - een van de krachtigste en meest voorkomende explosieven in onze tijd.
De ontwikkeling van nieuwe explosieven en explosieven werd de afgelopen eeuw voortgezet en het onderzoek in deze richting gaat nog steeds door.
In 1942 ontving de Amerikaanse chemicus Bachmann een nieuw explosief vergelijkbaar met hexogen, maar veel krachtiger dan hij. Het nieuwe explosief kreeg de naam octogen, in zijn effectiviteit is één kilogram van dit explosief gelijk aan vier kilogram TNT.
In de jaren 60 bood het Amerikaanse bedrijf EXCOA het Pentagon een nieuw op hydrazine gebaseerd explosief aan, dat naar verluidt 20 keer krachtiger was dan TNT. Dit explosief had echter een merkbaar minpuntje - de absoluut vieze geur van een verlaten stationentoilet. Uit de controle bleek dat de kracht van de nieuwe stof slechts 2-3 keer groter was dan de TNT en besloot om deze niet te gebruiken. Hierna stelde EXCOA een andere manier voor om een explosief te gebruiken: maak er loopgraven mee.
De substantie werd op de grond gesijpeld en explodeerde toen. Zo was het in een kwestie van seconden mogelijk om een volledige loopgraaf zonder extra inspanning te krijgen. Verschillende sets explosieven zijn naar Vietnam gestuurd om te testen in gevechtsomstandigheden. Het einde van dit verhaal was grappig: de loopgraven verkregen door de explosie hadden zo'n walgelijke geur dat de soldaten weigerden om in hen te zijn.
In de late jaren 80 ontwikkelden de Amerikanen een nieuw explosief - CL-20. Volgens sommige berichten in de media is zijn kracht bijna twintig keer zo hoog als TNT. Vanwege de hoge prijs ($ 1.300 per 1 kg) is de grootschalige productie van nieuwe explosieven echter nooit begonnen.
