Bagi sebahagian besar sejarah, manusia menggunakan semua jenis senjata sejuk untuk memusnahkan jenisnya sendiri, mulai dari kapak batu lurus, hingga sangat maju dan sukar untuk menghasilkan alat logam. Sekitar abad XI-XII di Eropah mula menggunakan senjata api, dan oleh itu manusia telah mengenali bahan peledak yang paling penting - serbuk hitam.
Ia adalah titik perubahan dalam sejarah ketenteraan, walaupun ia mengambil masa lebih kurang lapan abad untuk senjata api sepenuhnya memaksa mendadak memotong keluli dari medan perang. Selari dengan kemajuan meriam dan mortar, bahan letupan berkembang - bukan hanya serbuk mesiu, tetapi juga pelbagai komposisi untuk kerang artileri atau lombong darat. Perkembangan bahan letupan dan alat letupan baru terus aktif di zaman kita.
Hari ini, berpuluh-puluh bahan letupan diketahui. Sebagai tambahan kepada keperluan ketenteraan, bahan letupan aktif digunakan dalam perlombongan, dalam pembinaan jalan dan terowongan. Walau bagaimanapun, sebelum bercakap mengenai kumpulan utama bahan letupan, perlu dinyatakan secara terperinci proses yang berlaku semasa letupan dan memahami prinsip operasi bahan letupan (HE).
Letupan: apa itu?
Bahan peledak adalah sekumpulan besar sebatian kimia atau campuran yang, di bawah pengaruh faktor luaran, mampu reaksi cepat, mandiri dan tidak dapat dikendalikan dengan pembebasan sejumlah besar tenaga. Ringkasnya, letupan kimia adalah proses menukarkan tenaga ikatan molekul ke dalam tenaga terma. Biasanya, hasilnya adalah sejumlah besar gas panas, yang melakukan kerja mekanikal (penghancuran, pemusnahan, bergerak, dll.).
Pengelasan bahan letupan agak rumit dan mengelirukan. Bahan letupan termasuk bahan yang mengurai bukan sahaja dalam proses letupan (letupan), tetapi juga pembakaran lambat atau cepat. Kumpulan yang terakhir termasuk serbuk mesiu dan pelbagai jenis campuran piroteknik.
Secara umum, konsep "letupan" dan "deflagration" (pembakaran) adalah kunci untuk memahami proses letupan kimia.
Letupan adalah penyebaran cepat (supersonik) di hadapan mampatan dengan tindak balas eksotermik yang disertakan dalam letupan. Dalam kes ini, transformasi kimia meneruskan dengan begitu pantas dan jumlah tenaga termal dan produk gas dilepaskan sehingga gelombang kejutan terbentuk dalam bahan tersebut. Detonasi adalah proses yang terpantas, boleh dikatakan, penglibatan seperti salji seperti bahan letupan dalam tindak balas kimia.
Penguraian, atau pembakaran adalah sejenis tindak balas kimia redoks, di mana pergerakan depan bergerak dalam bahan kerana pemindahan haba biasa. Reaksi sedemikian diketahui oleh semua dan sering dijumpai dalam kehidupan seharian.
Ia adalah penasaran bahawa tenaga yang dikeluarkan semasa letupan tidak begitu hebat. Sebagai contoh, apabila 1 kg trotil diletupkan, ia dibebaskan beberapa kali kurang daripada apabila 1 kg arang batu dibakar. Walau bagaimanapun, dengan letupan ia berlaku berjuta-juta kali lebih cepat, semua tenaga dikeluarkan hampir serta-merta.
Harus diingat bahawa kelajuan penyebaran letupan adalah ciri paling penting bahan peledak. Semakin tinggi, lebih berkesan caj letupan.
Untuk memulakan proses letupan kimia, faktor luaran diperlukan, ia boleh terdiri daripada beberapa jenis:
- mekanikal (tusukan, kesan, geseran);
- kimia (tindak balas bahan dengan cas bahan letupan);
- letupan luaran (letupan di sekitar letupan);
- haba (api, haba, api).
Perlu diperhatikan bahawa jenis bahan peledak yang berlainan mempunyai sensitiviti yang berbeza terhadap pengaruh luar.
Sesetengah daripada mereka (sebagai contoh, serbuk hitam) bertindak balas dengan baik untuk kesan haba, tetapi pada masa yang sama mereka praktikal tidak bertindak balas terhadap mekanik dan kimia. Dan untuk meledakkan TNT, hanya satu kesan letupan diperlukan. Mercury bergemuruh memberi reaksi hebat kepada mana-mana rangsangan luar, dan terdapat beberapa bahan letupan yang meletup tanpa sebarang pengaruh luaran sama sekali. Penggunaan bahan letupan "letupan" sedemikian adalah mustahil.
Ciri-ciri utama bahan letupan
Yang utama ialah:
- suhu produk letupan;
- haba letupan;
- kadar letupan;
- brizantnost;
- letupan.
Dua mata terakhir perlu dibincangkan secara berasingan. Letupan peledak - ini adalah keupayaannya untuk memusnahkan persekitaran sekitar (batu, logam, kayu). Ciri ini sebahagian besarnya bergantung kepada keadaan fizikal di mana bahan peledak terletak (darjah pengisaran, ketumpatan, keseragaman). Brisance bergantung kepada kelajuan ledakan letupan - semakin tinggi, letupan yang lebih baik dapat menghancurkan dan memusnahkan objek sekitarnya.
Letupan peledak biasanya digunakan untuk melengkapkan peluru artileri, bom, lombong, torpedo, bom tangan dan peluru lain. Jenis peledak ini kurang sensitif terhadap faktor luaran; letupan luaran adalah perlu untuk menjejaskan apa-apa pertuduhan peledak. Bergantung kepada kuasa yang merosakkan, letupan letupan dibahagikan kepada:
- Kuasa yang semakin meningkat: heksogen, tetril, oksigen;
- Kuasa sederhana: TNT, melinit, plastid;
- Kuasa berkurangan: bahan letupan berdasarkan ammonium nitrat.
Semakin tinggi letupan bahan letupan, lebih baik ia akan memusnahkan bom atau projektil, memberi lebih banyak tenaga dan membuat gelombang kejutan yang lebih kuat.
Bahan letupan tidak kurang pentingnya adalah letupan. Inilah ciri yang paling umum dari mana-mana letupan, ia menunjukkan bagaimana ini atau bahan letupan itu mempunyai keupayaan yang merosakkan. Letupan langsung bergantung pada jumlah gas yang terbentuk semasa letupan. Harus diingat bahawa letupan tinggi dan letupan tinggi, sebagai peraturan, tidak berkaitan dengan satu sama lain.
Ledakan dan letupan yang tinggi menentukan apa yang kita sebut kuasa atau daya letupan. Walau bagaimanapun, bagi pelbagai tujuan, perlu memilih jenis bahan letupan yang sesuai. Brizantnosti sangat penting untuk kerang, lombong dan bom udara, tetapi bahan peledak yang mempunyai tahap peledak yang tinggi adalah lebih sesuai untuk perlombongan. Dalam amalan, pemilihan bahan letupan jauh lebih rumit, dan untuk memilih bahan peledak yang betul, semua ciri-cirinya harus diambil kira.
Terdapat kaedah yang diterima umum untuk menentukan kuasa pelbagai bahan peledak. Ini adalah persamaan TNT yang dipanggil, apabila kuasa TNT secara konvensional diambil sebagai satu. Dengan menggunakan kaedah ini, dapat dikira bahawa kuasa 125 g trotil adalah sama dengan 100 g RDX dan 150 g ammonit.
Satu lagi ciri penting bahan letupan adalah kepekaan mereka. Ia ditentukan oleh kebarangkalian letupan letupan ketika terdedah kepada faktor tertentu. Keselamatan pengeluaran dan penyimpanan bahan letupan bergantung kepada parameter ini.
Untuk menunjukkan betapa pentingnya ciri letupan ini, kita boleh mengatakan bahawa Amerika telah membangunkan standard khas (STANAG 4439) untuk kepekaan bahan letupan. Dan mereka terpaksa melakukannya bukan dari kehidupan yang baik, tetapi selepas beberapa kemalangan yang sangat serius: 33 orang terbunuh semasa letupan di Pangkalan Udara Amerika Bien-Ho di Vietnam, kira-kira 80 pesawat rosak akibat letupan pesawat Forrestal, dan selepas letupan pesawat pada kapal pengangkut pesawat "Oriskani" (1966). Jadi, bukan sekadar bahan peledak yang kuat, tetapi meletup tepat pada masa yang tepat - tidak lagi.
Semua bahan letupan moden adalah sama ada sebatian kimia atau campuran mekanikal. Kumpulan pertama termasuk heksogen, trotil, nitrogliserin, asid picric. Bahan letupan kimia, sebagai peraturan, diperolehi oleh nitrasi pelbagai jenis hidrokarbon, yang membawa kepada pengenalan nitrogen dan oksigen ke dalam molekul mereka. Kepada kumpulan kedua - bahan letupan ammonium nitrat. Komposisi bahan letupan jenis ini biasanya termasuk bahan yang kaya dengan oksigen dan karbon. Untuk meningkatkan suhu letupan dalam campuran sering ditambah serbuk logam: aluminium, berilium, magnesium.
Sebagai tambahan kepada semua ciri-ciri di atas, mana-mana letupan harus tahan kimia dan sesuai untuk simpanan jangka panjang. Pada tahun 80an abad yang lalu, orang Cina dapat mensintesis bahan peledak yang paling kuat - urea trisiklik. Kekuasaannya melebihi dua kali trotil. Masalahnya adalah bahawa beberapa hari selepas pembuatan, bahan tersebut diuraikan dan berubah menjadi lendir, tidak sesuai digunakan lagi.
Klasifikasi bahan peledak
Dengan bahan letupan mereka, bahan letupan dibahagikan kepada:
- Memulakan. Mereka digunakan untuk meletup (meletup) bahan peledak lain. Perbezaan utama bahan letupan dalam kumpulan ini adalah sensitiviti tinggi untuk memulakan faktor dan kadar letupan tinggi. Kumpulan ini termasuk: mercury explosive, diazodinitrophenol, trinitrosorcinate, dan lain-lain. Sebagai peraturan, sebatian ini digunakan dalam primers, tiub pencucuhan, kapsul detonator, squibs, pembunuh diri;
- Letupan bahan peledak. Jenis letupan ini mempunyai tahap keperibadian yang besar dan digunakan sebagai caj utama bagi sebahagian besar peluru. Bahan letupan kuat ini berbeza dalam komposisi kimia mereka (N-nitramines, nitrat, sebatian nitro lain). Kadang-kadang mereka digunakan dalam bentuk pelbagai campuran. Peledakan letupan juga aktif digunakan dalam perlombongan, apabila memasang terowong, dan menjalankan kerja-kerja kejuruteraan lain;
- Melontar bahan peledak. Mereka adalah sumber tenaga untuk melontarkan projektil, lombong, peluru, bom tangan, serta pergerakan roket. Serbuk dan pelbagai jenis bahan api roket tergolong dalam kelas bahan letupan ini;
- Komposisi piroteknik. Digunakan untuk melengkapkan peluru khas. Apabila terbakar, mereka menghasilkan kesan tertentu: menerangi, memberi isyarat, membakar.
Bahan letupan juga dibahagikan dengan keadaan fizikal mereka ke dalam:
- Cecair. Sebagai contoh, nitroglisol, nitrogliserin, etil nitrat. Terdapat juga pelbagai campuran cecair bahan letupan (panklastite, Sprengel explosives);
- Gas;
- Gel seperti. Sekiranya anda membubarkan nitroselulosa dalam nitrogliserin, anda akan mendapat jeli yang dikenali sebagai bahan letupan. Ini adalah bahan gel seperti bahan letupan yang sangat tidak stabil, tetapi kuat. Dia digunakan oleh revolusioner-pengganas Rusia pada akhir abad XIX;
- Suspensi. Cukup sekumpulan kumpulan bahan letupan, yang kini digunakan untuk keperluan industri. Terdapat pelbagai jenis penggantungan letupan di mana bahan letupan atau oksidan adalah medium cecair;
- Bahan letupan emulsi. Jenis peledak yang sangat popular pada hari ini. Selalunya digunakan dalam kerja-kerja pembinaan atau perlombongan;
- Pepejal. Kumpulan bahan letupan yang paling biasa. Ia termasuk hampir semua bahan letupan yang digunakan dalam hal ehwal ketenteraan. Boleh menjadi monolitik (trotil), berbutir atau serbuk (heksogen);
- Plastik. Kumpulan bahan letupan ini mempunyai keplastikan. Bahan peledak tersebut lebih mahal daripada biasa, jadi jarang digunakan untuk melengkapkan peluru. Perwakilan khas kumpulan ini ialah plastid (atau plastid). Ia sering digunakan semasa sabotaj untuk melemahkan struktur. Oleh komposisinya, plastid adalah campuran RDX dan mana-mana plasticizer;
- Elastik.
Beberapa sejarah bahan letupan
Bahan peledak pertama, yang dicipta oleh manusia, adalah serbuk hitam. Dipercayai bahawa ia dicipta di China seawal abad ke-7 AD. Walau bagaimanapun, bukti yang boleh dipercayai ini belum dijumpai. Umumnya di sekitar serbuk itu dan percubaan pertama menggunakannya mencipta banyak mitos dan cerita yang jelas.
Terdapat teks-teks Cina purba yang menggambarkan campuran yang serupa dengan komposisi kepada serbuk hitam. Mereka digunakan sebagai ubat-ubatan, serta untuk menunjukkan piroteknik. Di samping itu, terdapat banyak sumber yang mendakwa bahawa pada abad berikut, orang Cina menggunakan serbuk mesiu secara aktif untuk membuat roket, lombong, bom tangan, dan juga pembuang nyala api. Benar, ilustrasi beberapa jenis senjata kuno ini menimbulkan keraguan tentang kemungkinan permohonan praktikalnya.
Malah sebelum serbuk di Eropah mula menggunakan "api Yunani" - letupan mudah terbakar, resipi yang, malangnya, belum mencapai hari kita. "Api Yunani" adalah campuran yang mudah terbakar, yang bukan sahaja tidak menghilangkan air, tetapi juga menjadi lebih mudah terbakar. Letupan ini dicipta oleh Byzantine, mereka secara aktif menggunakan "api Yunani" di darat dan pertempuran laut, dan menyimpan resipi dalam rahsia ketat. Pakar moden percaya bahawa campuran ini termasuk minyak, tar, belerang, dan kapsul.
Serbuk serbuk pertama kali muncul di Eropah sekitar pertengahan abad ke-13 dan masih belum diketahui bagaimana ia datang ke benua itu. Antara pencipta serbuk mesiu Eropah, nama sami Berthold Schwartz dan saintis Inggeris Roger Bacon sering disebutkan, walaupun ahli sejarah tidak mempunyai pendapat umum. Mengikut salah satu versi, serbuk mesiu yang dicipta di China, melalui India dan Timur Tengah, datang ke Eropah. Bagaimanapun, sudah pada abad XIII, orang Eropah tahu mengenai serbuk mesiu dan juga cuba menggunakan bahan letupan hablur ini untuk lombong dan senjata api primitif.
Selama berabad-abad serbuk mesiu kekal satu-satunya jenis bahan letupan yang diketahui manusia dan digunakan. Hanya pada pergantian abad XVIII-XIX, berkat perkembangan kimia dan sains semula jadi, perkembangan bahan letupan mencapai tahap yang baru.
Pada akhir abad ke-18, terima kasih kepada ahli kimia Perancis Lavoisier dan Berthollet, serbuk klorat yang muncul. Pada masa yang sama, ia dicipta "perak meletup", serta asid picric, yang pada masa akan datang digunakan untuk melengkapkan peluru artileri.
Pada tahun 1799, ahli kimia Inggeris Howard mendapati "rattling merkuri," yang masih digunakan dalam primer sebagai bahan letupan yang memulakannya. Pada awal abad ke-19, pyroxylin diperoleh - bahan peledak yang tidak hanya boleh digunakan untuk melengkapkan cangkang, tetapi juga untuk membuat serbuk tanpa asap dari itu.
Pada tahun 1847, nitrogliserin pertama kali disintesis, tetapi bahan letupan ini terbukti terlalu tidak stabil dan berbahaya untuk pengeluaran dan penyimpanan. Tidak lama kemudian, masalah ini sebahagiannya diselesaikan oleh Alfred Nobel yang terkenal, yang mencadangkan untuk mencampurkan nitroglycirin dengan tanah liat. Jadi ternyata dinamit. Ini adalah bahan letupan kuat, tetapi ia sangat sensitif. Semasa Perang Dunia Pertama, dinamit cuba melengkapkan projektil, tetapi idea ini dengan cepat ditinggalkan. Dynamite telah digunakan dalam perlombongan untuk masa yang lama, tetapi kini bahan letupan ini belum dihasilkan untuk jangka masa yang lama.
Pada tahun 1863, saintis Jerman menemui TNT, dan pada tahun 1891, pengeluaran industri letupan ini bermula di Jerman. Pada tahun 1897, ahli kimia Jerman Lentse mensintesis heksogen - salah satu bahan letupan yang paling kuat dan biasa pada zaman kita.
Perkembangan bahan peledak dan bahan peledak yang baru diteruskan sepanjang abad yang lalu, dan penyelidikan ke arah ini berterusan hari ini.
Pada tahun 1942, ahli kimia Amerika Bachmann menerima bahan letupan baru yang serupa dengan heksogen, tetapi lebih berkuasa daripada dia. Letupan baru mendapat nama oktogen, dalam keberkesanannya satu kilogram bahan letupan ini sama dengan empat kilogram TNT.
Pada tahun 60-an, syarikat Amerika EXCOA menawarkan Pentagon bahan letupan berasaskan hidrazin yang baru, yang dikatakan 20 kali lebih kuat daripada TNT. Walau bagaimanapun, bahan letupan ini mempunyai satu tolak yang jelas - bau yang benar-benar jahat dari tandas stesen yang ditinggalkan. Audit menunjukkan bahawa kuasa bahan baru melebihi TNT hanya 2-3 kali, dan memutuskan untuk tidak menggunakannya. Selepas ini, EXCOA mencadangkan cara lain untuk menggunakan bahan peledak: buat parit dengannya.
Bahan itu ditaburkan ke tanah, dan kemudian meletup. Oleh itu, dalam masa beberapa saat, ia mungkin untuk mendapatkan parit profil penuh tanpa sebarang usaha tambahan. Beberapa set bahan letupan dihantar ke Vietnam untuk ujian dalam keadaan pertempuran. Akhir cerita ini lucu: parit yang diperolehi oleh letupan mempunyai bau yang menjijikkan sehingga para askar enggan berada di dalamnya.
Pada akhir 1980-an, Amerika membangunkan letupan baru - CL-20. Menurut beberapa laporan media, kuasanya hampir dua puluh kali setinggi TNT. Walau bagaimanapun, disebabkan harga yang tinggi ($ 1,300 setiap 1 kg), pengeluaran besar-besaran bahan letupan baru tidak pernah bermula.
