Взрыв и взрывчатые вещества

Чтобы сделать нитроглицерин более удобным в обращении, русский артиллерист В. Ф. Петрушевский в 1868 году предложил применять его в виде динамита, представлявшего собой смесь 75 проц. нитроглицерина и 25 проц. магнезии в качестве поглотителя. Для проведения опытов им было изготовлено в Кронштадте около 300 килограммов этого динамита, давшего при испытаниях хорошие результаты.

За рубежом натолкнулись на свойства некоторых порошкообразных веществ поглощать нитроглицерин с образованием взрывчатых смесей случайно. Нитроглицерин перевозился в жестяных банках, которые для предохранения от ударов ставились в ящики; дно ящиков и пространство между стенками ящика и банкой засыпали инфузорной землей — мягким минеральным порошком, представляющим собою микроскопические трубчатые чешуйки ископаемых инфузорий. Однажды банка дала течь и часть нитроглицерина из нее вытекла. Однако снаружи ящика он не появился. Оказалось, что инфузорная земля очень хорошо поглощает и удерживает нитроглицерин. Это ее свойство было использовано для изготовления динамита, первоначально состоявшего те 3 частей нитроглицерина и 1 части инфузорной земли. Такой динамит по внешнему виду похож на жирную огородную землю; в бумажных гильзах ею удобно вводить в шпур и нитроглицерин из нею не вытекает.

Одним из недостатков этого динамита является то, что нитроглицерин из него может вытесняться водой, это мешает его применению для взрывных работ под водой. Поэтому в дальнейшем были разработаны другие динамиты, в которых нитроглицерин превращен добавлением определенного сорта нитроклетчатки в густую тягучую желатину, на которую вода практически не действует. Наряду с «желатинированным» нитроглицерином динамиты обычно содержат селитру и древесную муку; это удешевляет динамит и уменьшает его дробящее действие, чрезмерно высокое для подрыва большинства горных пород.

Еще шире стали применять нитроглицерин, когда были разработаны пороха на его основе — нитроглицериновые пороха. Дело в том, что бездымный порох первоначально разработанного во Франции типа — пироксилиновый порох — при всех его преимуществах перед дымным порохом имеет серьезный недостаток, состоящий в сложности и длительности его производства.

В принципе сущность производства проста — надо растворить нитроклетчатку в подходящем растворителе (обычно применяют смесь спирта с эфиром, хорошо растворяющую некоторые виды нитроклетчатки), придать полученному густому тесту нужную форму и затем удалить растворитель. Однако последняя стадия производства требует много времени, несмотря на то, что сам растворитель очень летуч (спирт кипит при 78°, эфир при 35°). Если сушку пороха от растворителя проводить быстро, то на поверхности зерен пороха образуется корочка и удаление растворителя из внутренних слоев резко замедляется; кроме того, при быстрой сушке частицы пороха могут сморщиваться, теряя требуемую форму и размеры. Такой порох будет не пригоден для точной стрельбы.

Чтобы избежать этого, удаление растворителя ведут очень медленно, сначала осторожной сушкой (провялкой), потом вымочкой в воде, после чего порох вновь сушат для удаления воды и т. д. Особенно много времени требует удаление растворителя при орудийных порохах с толстыми частицами; длительность их изготовления может достигать 10 суток. Очень же толстые пороха, какие, например, требуются для некоторых реактивных снарядов, этим способом практически нельзя готовить.

Понятно, что при такой длительности изготовления производительность завода оказывается очень небольшой, и на нем скапливается огромное количество пороха, что вообще нежелательно, особенно же в условиях военного времени.

Все эти трудности были разрешены применением для растворения нитроклетчатки иного взрывчатого растворителя.

Удаление обычного растворителя вроде спирта-эфира необходимо в первую очередь потому, что он не взрывчат и, оставаясь в порохе, снижал бы его действие. Если же взять растворитель, который сам способен гореть за счет собственного кислорода с большим выделением энергии, то необходимость в его удалении отпадает. В качестве такого растворителя и был в свое время применен нитроглицерин, почему и пороха на его основе называются нитроглицериновыми бездымными порохами.

Изготовление таких порохов состоит в смешении нитроклетчатки с нитроглицерином, которое в целях безопасности и для получения максимальной однородности смеси производится под водой. После отжима воды из полученной смеси ее тщательно перемешивают при повышенной температуре. Эта операция производится путем пропускания массы через гладкие чугунные вальцы, обогреваемые изнутри горячей водой. При этом испаряется оставшаяся после отжима вода и благодаря повышенной температуре происходит растворение нитроклетчатки в нитроглицерине, рыхлая пороховая масса превращается в более или менее прозрачное буроватое «полотно». Обычно это полотно свертывают в рулоны и помещают в пресс, имеющий кольцевые (или иные) отверстия. Прессованием, которое тоже ведется для размягчения пороха при повышенной температуре, через эти отверстия выдавливается пороховая трубка. По охлаждении она становится более твердой и прочной.

Когда нужно получить порох в виде тонких пластинок, например, для минометов, то в прессовании нет необходимости и пороховое полотно прокаткой доводят до нужной толщины, а затем режут на маленькие квадратики.

Никакой дополнительной сушки нитроглицеринового пороха, как правило, не требуется и длительность всего процесса производства оказывается в несколько раз меньше, чем при пироксилиновом порохе; особенно велика разница во времени изготовления при зернах большой толщины.

У нитроглицеринового пороха есть серьезный недостаток, относящийся, правда, не к свойствам пороха, а к сырью, из которого он готовится. Дело в том, что нитроглицерин готовится из глицерина, а глицерин получается из жиров, обычно при действии на них щелочей — тогда образуются мыло и глицерин. Понятно, что во время войны, когда положение с продовольствием обостряется, использование пищевого сырья для производства порохов крайне нежелательно.

Выход из этого положения практически был найден во время второй мировой войны в виде замены нитроглицерина на сходное с ним взрывчатое вещество — диэтиленгликольдинитрат. Главным его преимуществом является то, что он готовится не из жиров, а из газа этилена, получающегося в больших количествах при переработке каменного угля и нефти. При этом порох на основе диэтиленгликольдинитрата не уступает по качеству нитроглицериновому, а в некоторых отношениях даже его превосходит.

Серьезные трудности в обеспечении порохового производства сырьем встречались также в отношении нитроклетчатки. Долгое время она готовилась только из хлопка, который представляет собой почти чистую клетчатку. Во время первой мировой войны в связи с ростом потребности в порохах и нехваткой хлопка, особенно в Германии, были разработаны способы получения достаточно чистой клетчатки из древесины. Из нее с тех пор и делают нитроклетчатку для бездымных порохов.

Важнейшую роль в изучении нитроклетчатки и ее использовании для порохов сыграли исследования гениального русского химика, творца периодической системы элементов Д. И. Менделеева. Эти исследования привели к созданию нового, более совершенного вида бездымного пороха, так называемого пироколлодийного пороха.

В царской России открытие Менделеева ее получило признания и применения; оно было использовано на пороховых заводах США, производивших в значительных количествах пироколлодийный порох и даже поставлявших его России в годы первой мировой войны. Вклад Д. И. Менделеева в пороходелие этим не ограничился. Он предложил и ввел в производство новый способ обезвоживания нитроклетчатки, упростивший и обезопасивший этот процесс. Работы З. В. Калачева, Г. Г. Сухачева, А. В. Сухинского, А. В. Сапожникова и др. еще более способствовали дальнейшему усовершенствованию производства пороха в нашей стране.

Нитроглицерин как взрывчатое вещество отличается от тротила и других ароматических нитросоединений тем, что в нем кислорода ее только достаточно для полного сгорания углерода и водорода, но даже несколько больше. В связи с этим по количеству энергии, выделяющейся при взрыве, и, следовательно, по силе взрыва нитроглицерин значительно превосходит тротил (приблизительно в полтора раза).

Нитроглицерин и динамиты по сравнению с тротилом очень чувствительны и применять их для снаряжения боеприпасов, особенно же артиллерийских снарядов, нельзя. То же относится и к большинству других взрывчатых веществ, близких нитроглицерину по строению.

Однако одно вещество составляет исключение. Это тэн, как сокращенно называется пентаэритриттетранитрат (С₅Н₈N₄O₁₂), по внешнему виду — белый порошок, плавящийся при 140°. Будучи по силе взрыва близок к нитроглицерину, тэн обладает много меньшей чувствительностью к удару, а также большей химической стойкостью, что тоже очень желательно. Поэтому тэн оказалось возможным применить, правда обычно с примесями, понижающими его чувствительность, для снаряжения малокалиберных артиллерийских снарядов, а также в других боеприпасах, где требуется особенно сильное действие.