; ""i"i |';..,||Ж»иЙ1
ВЗРЫВ
И ЕГО ДЕЙСТВИЕ
ЯДУЯНО-ПОПУЛЯРИАЯ
БИБЛИОТЕКА
СЯДЛАСА я матраса
Г. И. II ок р о в с кий
НАУЧНО-ПОПУЛЯРНАЯ БИБЛИОТЕКА
СОЛДАТА И МАТРОСА
Профессор, доктор технических наук
Г. И. ПОКРОВСКИЙ
ВЗРЫВ
и
ЕГО ДЕЙСТВИЕ
40^
ВОЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО
МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ СОЮЗА ССР
Москва —19 5 4
В брошюре сжато и вместе с тем популярно изложе-
ны физические основы учения о взрыве и его действии.
Автор особо останавливается на одном из основных воп-
росов современного учения о взрыве — о его направлен-
ном действии, об управлении взрывом. Введенные в
текст простейшие расчетные формулы позволяют изучить
действие взрыва глубже, но они рассчитаны на более
подготовленного читателя.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Занятый мирным созидательным трудом, советский на-
род под руководством Коммунистической партии ведет
широкое строительство заводов, фабрик, электростанций,
жилых домов, школ, культурных учреждений. На службу
этому строительству поставлены все достижения советской
науки и техники. Мощные разнообразные машины и меха-
низмы, созданные социалистической промышленностью,
позволяют в кратчайшие сроки выполнять такие работы,
на проведение которых при ручном способе потребовался
бы труд сотен тысяч людей в течение многих лет.
Среди средств, ускоряющих и облегчающих тяжелые
и трудоемкие работы, в нашей стране широко применяет-
ся энергия взрывчатых веществ. Советские люди постави-
ли могучую силу взрыва на службу строительства ком-
мунизма и научились управлять ею. При помощи взрыв-
чатых веществ выполняются самые разнообразные рабо-
ты. Так, в тех случаях, когда на строительстве или при
добыче полезных ископаемых нужно раздробить твердые
горные породы, взрыв часто оказывается единственным
средством практического решения такой задачи. Только
после дробления горных пород взрывом их можно разра-
батывать при помощи экскаваторов и других машин.
Если строительные или горные работы ведутся в мяг-
ких грунтах, таких, как глина и песок, то взрыв также на-
ходит себе широкое применение. При помощи взрыва поч-
ти мгновенно можно выбросить огромные массы грунта и
получить выемку для прокладки дороги или котлован для
устройства фундамента какого-либо сооружения.
Взрыв успешно применяется для углубления и расши-
рения рек и водоемов, уничтожения ледяных заторов,
осушения болот, корчевки пней, валки зданий и сооруже-
ний, подлежащих сносу, разделки крупного металлическо-
го лома и т. д.
Советские инженеры успешно применили силу взрыва
для строительства плотин путем выброса грунта в русло
реки таким образом, чтобы из этого грунта возникла пло-
тина определенной, заранее предусмотренной формы.
Общеизвестно значение взрыва в военной технике.
р	3
Значительное число средств поражения — артиллерий-
ские снаряды, авиабомбы, мины, саперные подрывные
средства — поражают противника действием взрыва.
Работы советских ученых и инженеров в области
взрывного дела приводят к созданию все более и более
могущественных источников энергии взрыва, к усовершен-
ствованию боевых способов применения взрыва, что по-
вышает могущество наших Вооруженных Сил, стоящих на
страже мирного труда советского народа.
Взрыв имеет большое значение и в научных исследова-
ниях. При помощи взрыва, например, вызывают в грунтах
особые волны, называемые сейсмовзрывными. Эти волны
распространяются внутрь массива горных пород и отра-
жаются от более плотных слоев. Отраженные волны воз-
вращаются к поверхности грунта и улавливаются особыми
приборами. Таким путем геологи изучают строение горных
пород на больших глубинах, что имеет важное значение
при поисках полезных ископаемых.
Широкое применение взрыва для производства различ-
ных работ в нашей стране началось только после Великой
Октябрьской социалистической революции. Уже в первые
годы Советской власти взрывчатые вещества в мирном
строительстве использовались главным образом для кор-
чевки пней, валки деревьев, а также для проведения оро-
сительных и осушительных канав. Значительно расшири-
лось применение взрывчатых веществ во время восстано-
вительного периода. Особенно следует отметить большие
взрывные работы, проведенные на строительстве электро-
станций, в частности, на строительстве первенца электри-
фикации нашей страны Волховской ГЭС имени
В. И. Ленина, на строительстве Земо-Авчальской ГЭС,
1-й Ереванской ГЭС и других.
В период пятилеток, когда на всей необъятной терри-
тории нашей Родины развернулось широкое строительство
заводов, фабрик, шахт, электростанций, взрывное дело ста-
ло мощным средством ускорения и облегчения трудоемких
и тяжелых работ. Взрывные работы широко применялись
на крупнейшей стройке первой пятилетки — Днепрострое,
на строительстве Рионской, Свирской и других электро-
станций, при сооружении Туркестано-Сибирской же-
лезнодорожной магистрали. В последующие годы приме-
нение взрыва в различных областях строительства при-
нимает еще более широкий размах.
4
Особо важное значение имели взрывные работы при
строительстве железных дорог в отдаленных малонаселен-
ных районах. Так, например, при строительстве железно-
дорожной линии, ведущей к Сучанскому угольному место-
рождению (Дальний Восток), был произведен взрыв Бар-
хатного перевала, препятствовавшего проведению желез-
ной дороги. Подготовительные к взрыву работы велись в
течение полутора месяцев. 15 ноября 1933 г. было подор-
вано 257 тонн взрывчатых веществ. Силой взрыва было
поднято в воздух 93 000 кубических метров скальной поро-
ды и образована выемка длиной 220 метров, глубиной 20
метров и шириной 75 метров. Таких мощных взрывов в то
время мировая практика еще не знала.
Выдающимся по количеству примененного взрывчатого
вещества является Коркинский взрыв, проведенный в
1936 г. В результате взрыва 1 800 тонн взрывчатого веще-
ства (аммонита) образовалась траншея длиной 1000
метров, глубиной до 22 метров, шириной по верху в сред-
нем 15 метров. Этот грандиозный взрыв открыл доступ к
богатому месторождению бурых углей.
В 1946 г. на строительстве Фархадской ГЭС было по-
дорвано 570 тонн взрывчатых веществ. Взрывом выбро-
шено на поверхность свыше 80 000 кубических метров
грунта. При ручной работе для этого потребовалось бы
свыше 27 000 человеко-дней.
При сооружении Волго-Донского судоходного канала
имени В. И. Ленина для подготовки дна Цимлянского моря
было подорвано около 150 000 пней, доходивших до 3 мет-
ров в диаметре. Такие пни не поддавались корчеванию са-
мыми мощными тракторами.
Советские ученые, инженеры и техники много сделали
для теоретического исследования взрыва и развития его
практического применения. Работы советских ученых поз-
волили вскрыть физическую сущность взрыва и его дей-
ствия, раскрыли новые возможности практического ис-
пользования взрыва.
В результате этого в настоящее время взрыв и его
действие изучены и освоены советскими учеными и инже-
нерами в такой мере, что самые трудные и сложные зада-
чи, стоящие перед взрывной техникой, могут быть успешно
и полноценно решены в интересах строительства комму-
низма в нашей стране.
2 Зак. 838
ЧТО ТАКОЕ ВЗРЫВ?
Что такое взрыв, представляет каждый. Однако одного
представления о взрыве недостаточно для того, чтобы
правильно применять взрыв в строительстве и военном де-
ле и обеспечить безопасность при обращении со взрывча-
тыми веществами. Для этого нужно прежде всего знать
физическую сущность взрыва.
Взрыв представляет собой очень быстрое выделение
большого количества энергии при превращении взрывча-
того вещества во взрывные газы.
Еще в 1749 г. великий русский ученый Михаил Василь-
евич Ломоносов указал, что взрыв обусловлен очень быст-
рым выделением значительного количества теплоты и
большого объема газов. Газы при этом нагреваются, быст-
ро расширяются и производят сильное давление на пред-
меты, окружающие место взрыва. Этим обусловлены раз-
рушения и перемещения, вызываемые действием взрыва.
Для того, чтобы лучше понять, что такое взрыв, необ-
ходимо прежде всего ознакомиться с тем, как при взрыве
выделяется энергия.
Энергией, как известно, называется способность произ-
водить работу или иные изменения в окружающих нас
телах (например, нагревание, намагничивание, получение
электрических зарядов).
М. В. Ломоносовым в 1748 г. был открыт основной за-
кон природы, называемый законом сохранения энергии.
Согласно этому закону энергия не возникает из ничего и
не исчезает бесследно; она может только переходить из од-
ной формы в другую в строго определенных соотношени-
ях. Например, при сильном ударе происходит нагревание
ударяющихся тел. В этом случае механическая энергия
движения переходит в тепловую энергию.
6
Выделяемая при взрыве энергия также не возникает из
ничего. Энергия до взрыва уже содержится во взрывчатом
веществе в скрытом виде.
Таким образом, взрывчатое вещество представляет
собой носитель большого запаса энергии.
Чтобы выяснить, каким же образом запасена энергия
внутри взрывчатого вещества, необходимо вспомнить, что
всякое вещество состоит из мельчайших частиц, называе-
мых молекулами. Каждая молекула в свою очередь состо-
ит из атомов. Превращения вещества из одного вида в
другой при химических реакциях в природе и технике
происходят в результате изменения строения молекул.
Атомы, входящие в состав молекул, перестраиваются, сое-
диняются по-новому. В итоге появляются новые молекулы,
в результате чего вещество изменяется. Например, при
горении угля углерод, составляющий основную часть уг-
ля, соединяется с кислородом окружающего нас воздуха
и вместо угля и кислорода получается углекислый газ.
При этом выделяется значительная энергия и получаемый
при горении угля углекислый газ сильно нагревается.
Изменение температуры обусловлено движением моле-
кул: чем быстрее движутся и сильнее сталкиваются моле-
кулы, тем выше температура. Таким образом, если в ре-
зультате перестройки молекул выделяется энергия, то это
неизбежно связано с усилением движения молекул.
При взрыве энергия также выделяется при перестройке
молекул. Однако в отличие от горения перестройка моле-
кул взрывчатого вещества происходит без взаимодействия
с молекулами какого-либо другого вещества.
Взрывчатое вещество способно при соответствующих
условиях выделять значительную энергию за счет того,
что молекулы взрывчатого вещества перестраиваются и
преобразуются в молекулы взрывных газов. Эти молеку-
лы при своем образовании получают очень большие ско-
рости за счет запаса энергии, скрытого в молекулах
взрывчатого вещества. В результате температура и дав-
ление взрывных газов оказываются весьма большими и
газы быстро расширяются.
Таким образом, при взрыве из малоподвижных и тесно
связанных друг с другом молекул твердого, а иногда и
жидкого взрывчатого вещества получаются быстро дви-
гающиеся молекулы взрывных газов.
Чтобы взрыв мог произойти, необходимо какое-то воз-
2*	7
действие на взрывчатое вещество. Воздействие должно
привести к превращению молекул взрывчатого вещества в
молекулы взрывных газов. Такое превращение можно по-
лучить при сильном повышении давления и температуры в
некоторой части заряда взрывчатого вещества. Это по-
вышение может быть вызвано быстрым сжатием при уда-
ре, электрической искрой, нагреванием при помощи про-
волочки, по которой идет электрический ток, и многими
другими способами. При повышении температуры моле-
кулы взрывчатого вещества начинают интенсивно двигать-
ся и ударяться друг о друга.
Необходимо отметить, что разные взрывчатые вещест-
ва обладают весьма различной чувствительностью к внеш-
ним воздействиям. Например, нагревание электрическим
током, идущим по проводнику, может привести к взрыву
только весьма чувствительные взрывчатые вещества, на-
зываемые инициирующими взрывчатыми веществами, о
чем дальше сказано подробнее.
При ударах некоторые молекулы взрывчатого вещест-
ва сильно деформируются и разрушаются. При разруше-
нии возникают молекулы взрывных газов; эти молекулы
движутся очень быстро и своими ударами могут разру-
шать дальнейшие молекулы взрывчатого вещества. Если
первоначальное воздействие захватывает достаточно боль-
шой объем взрывчатого вещества, то выделившихся в
этом объеме взрывных газов хватает, чтобы передать дей-
ствие взрыва дальше, сжимая и разогревая окружаю-
щий их заряд. Таким образом, если взрыв захватил опре-
деленную часть заряда, то он самостоятельно и неудержи-
мо распространяется дальше, пока весь заряд взрывчатого
вещества не взорвется, т. е. пока он полностью не пре-
вратится во взрывные газы (рис. 1,а).
Возбуждение взрыва во взрывчатом веществе под влия-
нием внешнего воздействия называется инициированием
взрыва, а средства, применяемые при этом, называются
средствами инициирования. Сюда относятся капсюли-де-
тонаторы, электрозапалы и т. д.
Последующее распространение взрыва через массу
взрывчатого вещества от места, где взрыв возник, назы-
вается детонацией. В каждый момент времени при рас-
пространении детонации имеется граница между частью
заряда, уже превратившейся или превращающейся во
взрывные газы, и частью заряда, еще не охваченной про-
8
цессом взрыва. Эта граница называется фронтом волны
детонации.
Волна детонации распространяется во взрывчатом ве-
ществе со скоростью от 2 до 8 километров в секунду в за-
висимости от химического состава и плотности взрывчато-
го вещества. Это очень большие скорости. Поэтому дето-
нация охватывает весь заряд за
очень малый промежуток времени
и во многих случаях взрыв можно
считать практически мгновенным
превращением взрывчатого ве-
щества во взрывные газы с высо-
кими температурами и давле-
ниями.
Взрывчатые вещества могут
быть весьма различными по свое-
му химическому составу и внешне-
му виду. Однако, несмотря на их
разнообразие, процесс взрыва во
всех случаях протекает в основе
одинаково — так, как рассмотре-
но нами. Это весьма облегчает
изучение взрыва и позволяет уста-
навливать единые законы, опреде-
ляющие действие взрыва любых
взрывчатых веществ.
Взрыв может возникнуть не
только при выделении энергии, за-
ключенной во взрывчатом вещест-
ве. Известно много других случа-
ев, когда достаточно быстрое вы-
деление энергии также приводит
к взрыву.
Например, если через тонкую
пооволоку пропустить очень Силь-
ный электрический ток, то прово-
лока почти мгновенно настолько
разогреется, что произойдет плав-
ление и испарение металла прово-
локи и полученные пары металла
разлетятся во все стороны. При
этом возникнет звук и могут про-
изойти такие разрушения, которые
Рис. 1. Различные виды
взрыва:
а — взрыв взрывчатого ве-
щества (показано расшире-
ние облака взрывных газов);
б — электрическая искра
большой мощности, получае-
мая при разряде конденсато-
ра К; в — разрушение свин-
цовой пули при ударе о
броню; свинец разлетается в
разные стороны с большими
скоростями.
9
соответствуют действию взрыва небольшого количества
взрывчатого вещества (рис. 1,6). Используя это явление,
русский изобретатель П. Л. Шиллинг еще в 1812 г. пред-
ложил способ инициирования взрыва обычных взрывча-
тых веществ электрической искрой, когда маленький элек-
трический взрыв, возникающий внутри взрывчатого веще-
ства, перерастает в обычную детонацию всего заряда. Та-
кой способ инициирования взрыва морских мин загражде-
ния с успехом применялся в русском флоте начиная с се-
редины XIX века. В Западной Европе этот способ был
применен значительно позже, чем в России.
Примером электрического взрыва большого размера
является обычная молния.
Можно привести много других примеров взрыва без
взрывчатого вещества. Так, если быстро движущееся тело
ударяется о достаточно прочную преграду, то оно разру-
шается и сильно разогревается (рис. 1,в); происходят та-
кие явления, которые напоминают обычный взрыв. Поэто-
му, если метеориты, залетающие из мирового пространст-
ва в атмосферу Земли со скоростями в десятки километров
в секунду, достигают поверхности земли, то они обычно
взрываются, производя иногда большие разрушения. При-
мером таких метеоритов является Тунгусский метеорит,
упавший в 1908 г. вблизи реки Подкаменной Тунгуски в
Сибири. Этот метеорит двигался навстречу Земле, и ско-
рость его влета в атмосферу достигала 50—60 километров
в секунду. Удар метеорита о землю сопровождался силь-
ным взрывом, вызвавшим гибель леса на большой площа-
ди. При взрыве метеорит превратился в пыль и пар. На
месте удара осталась воронка, напоминающая воронку,
которая получается при взрыве больших зарядов взрыв-
чатого вещества.
Мощные взрывы происходят при превращениях атом-
ных ядер — весьма малых частиц, находящихся в центре
атомов. Так, при разрыве ядер атомов одной из разновид-
ностей химического элемента урана или ядер искусственно
приготовляемого из урана плутония выделяется громад-
ное количество энергии.
Наконец, можно указать на колоссальные взрывы не-
которых звезд, которые иногда можно видеть в окружаю-
щей вселенной. При этом образуются облака раскален-
ных газов, расширяющиеся на сотни миллионов кило-
метров.
10
В недрах земного шара также имеются запасы энер-
гии, которые иногда выделяются в виде взрывов. В неко-
торых случаях такие взрывы происходят и возле поверх-
ности земли.
Известен, например, взрыв вулкана на острове Кра-
катау в 1883 г., когда масса раздробленных скал объемом
в несколько десятков кубических километров была броше-
на в воздух, а вулканическая пыль поднялась на высоту
до 80 километров. В результате взрыва большая часть ост-
рова была разрушена и на месте разрушенной части обра-
зовалась впадина глубиной до 280 метров.
Таким образом, взрыв достаточно широко распростра-
нен в природе и технике. Кроме того, многие явления, ши-
роко применяемые в технике, близки к обычному взрыву,
хотя и не вполне ему соответствуют. К таким явлениям
можно отнести сгорание смеси горючего с воздухом в ци-
линдрах двигателя внутреннего сгорания (например, ав-
томобильного мотора).
В дальнейшем мы не будем, однако, останавливаться
на различных видах взрыва. Достаточно болеё подробно
ознакомиться со взрывом обычных взрывчатых веществ,
чтобы получить основу для того, чтобы разбираться и в
других видах взрыва.
Сначала кратко рассмотрим, что собой представляют
взрывчатые вещества.
КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О ГЛАВНЕЙШИХ ВИДАХ
ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ
Взрывчатые вещества могут быть весьма различными по
своему химическому составу, физическим свойствам
и состоянию.
Известно много взрывчатых веществ, представляющих
собой твердые тела. Менее распространены, но так же раз-
нообразны жидкие взрывчатые вещества.
Взрывчатыми веществами могут быть и газы, напри-
мер, смеси воздуха с парами бензина или с горючими га-
зами. Так, смесь воздуха с газом метаном приводит к
взрывам в шахтах, если не обеспечена правильная их вен-
тиляция.
Наконец, взрывчатым веществом может быть воздух,
смешанный с пылью горючего вещества, например, с
11
угольной пылью, с пылью от муки и т. д. Взрывы воздуха
с пылью бывали причиной значительных разрушений и
пожаров.
Одним из наиболее распространенных взрывчатых ве-
ществ является тротил. Он обычно выпускается в виде
прямоугольных шашек светложелтого или светлокоричне-
вого цвета весом 75, 200 и 400 граммов. Из тротила можно
изготовить заряды, расплавляя его в сосудах, нагревае-
мых паром или кипящей водой. Непосредственно нагре-
вать тротил огнем нельзя из-за опасности взрыва. Порош-
кообразный тротил можно также прессовать при достаточ-
но больших давлениях.
Тротил взрывается при помощи капсюля-детонатора,
помещаемого в канал, сделанный для этого в заряде. Если
заряд тротила литой, необходимо иметь вспомогательный
заряд из прессованного тротила. При взрывании под во-
дой тротил не теряет своих взрывчатых свойств.
Широко распространены различные виды взрывчатых
веществ, называемых аммонийноселитренными. Это —
смеси тротила с аммиачной селитрой или с другими добав-
ками. Если добавляется алюминиевый порошок, то полу-
чается смесь, называемая аммоналом; если в смеси
содержится значительное количество тротила, смесь назы-
вается аммотолом, ит. д. При взрывах необходимы
вспомогательные тротиловые заряды.
Все аммонийноселитренные взрывчатые вещества
требуют тщательного предохранения от влаги, так как
в увлажненном состоянии они, как правило, не взры-
ваются.
К мощным взрывчатым веществам относится гексо-
ген— твердое вещество белого цвета. Из-за большой
чувствительности гексогена к удару он в чистом виде
обычно не применяется, а используется в сплаве с троти-
лом, к которому иногда добавляют алюминиевый поро-
шок. Эти смеси являются одним из наиболее мощных
взрывчатых веществ и идут преимущественно на снаряже-
ние боеприпасов.
Как указывалось, для взрыва взрывчатых веществ не-
обходимо первоначальное воздействие в виде взрыва кап-
сюля-детонатора, содержащего особые весьма чувстви-
тельные взрывчатые вещества, называемые инициирующи-
ми. Эти вещества весьма чувствительны к удару и нагре-
12
ванию. К ним относятся, например, гремучая ртуть
и азид свинца.
Большое значение при производстве, хранении и ис-
пользовании взрывчатых веществ имеет техника безопас-
ности. В первую очередь необходимо исключить возмож-
ность случайного инициирования взрыва. Для этого нуж-
но прежде всего удалить инициирующие взрывчатые веще-
ства от основной массы взрывчатого вещества. Обычные
взрывчатые вещества безопасны при хранении, так как са-
ми собой они взорваться не могут. Инициирующие взрыв-
чатые вещества, наоборот, очень легко могут взорваться от
самого незначительного внешнего воздействия. Поэтому
их необходимо хранить отдельно и рассредоточивать в
малых количествах.
Взрыв может возникнуть и при сильном нагревании.
При этом сначала взрывчатые вещества начинают го-
реть. Если количество взрывчатого вещества велико, то
горение быстро усиливается и может перейти в детона-
цию. Это обусловлено тем, что температура и давление
внутри большой массы взрывчатого вещества при горении
быстро растут, что приводит к возникновению и распро-
странению волны детонации.
Взрывчатые вещества должны храниться, перевозиться
и применяться в строгом соответствии со специальными
правилами и инструкциями, нарушение которых в СССР
карается законом.
КАК ПРОИСХОДИТ ВЗРЫВ ВЗРЫВЧАТОГО
ВЕЩЕСТВА
Все взрывчатые вещества, как бы сильно они ни отлича-
лись одно от другого своим химическим составом и
физическими свойствами, взрываются по существу одина-
ково. Взрыв возникает в результате резкого сжатия не-
большой части взрывчатого вещества от удара каким-либо
движущимся телом, от электрического взрыва или взры-
ва какого-либо другого заряда.
Сущность процесса распространения взрыва или дето-
нации была впервые выяснена известным русским
химиком Н. Н. Зининым во второй половине XIX ве-
ка и подробно исследована в начале XX века профессо-
ром Московской сельскохозяйственной академии В. А.
Михельсоном.
з Зак 838
13.
Детонация передается через взрывчатое вещество еле-
дующим способом. При инициировании, т. е. при возбуж-
дении взрыва, в некоторой части заряда происходит силь-
ное сжатие взрывчатого вещества. Сжатие может быть
произведено при помощи удара быстро движущегося тела,
путем воздействия взрывных газов другого взрыва, напри-
мер, полученного при пережигании электрическим током
тонкой проволочки. При сильном сжатии взрывчатого ве-
щества затрачивается большая механическая энергия, ко-
торая в значительной части переходит в теплоту.
Можно привести много примеров, когда сильное сжа-
тие приводит к нагреванию. Например, при сжатии смеси
воздуха и паров горючего в цилиндрах автомобильного
двигателя смесь сильно нагревается. В дизеле такое нагре-
вание столь значительно, что смесь горючего и воздуха
воспламеняется сама собой без дополнительного зажи-
гания.
Нечто подобное получается и во взрывчатом веществе.
Путем сильного сжатия давление и температура во взрыв-
чатом веществе могут быть подняты до такого предела,
при котором происходит быстрый переход взрывчатого
вещества во взрывные газы.
Взрывные газы получают большую энергию, выделяе-
мую при их образовании. В результате давление и темпе-
ратура газов оказываются очень большими. Кроме того,
взрывные газы образуются чрезвычайно быстро. Поэтому
они производят резкий удар по соседним слоям взрывчато-
го вещества. Эти слои в свою очередь от удара сжимают-
ся и разогреваются, что приводит к превращению их во
взрывные газы. Таким образом, сжатие, обусловленное
выделением взрывных газов, очень быстро передается от
слоя к слою внутри заряда взрывчатого вещества. Прак-
тически взрывчатое вещество одновременно превращается
во взрывные газы.
Как было уже сказано выше, такая передача взрыва
через массу взрывчатого вещества называется дето-
нацией.
Волна детонации, двигаясь по заряду, почти мгновен-
но охватывает весь заряд.
Волна детонации имеет впереди резко ограниченный
фронт волны детонации. На этом фронте происходит силь-
ное повышение давления и температуры взрывчатого ве-
щества. Непосредственно за фронтом волны детонации
14
происходит выделение энергии и превращение взрывчато*
го вещества во взрывные газы (продукты детонации).
Чтобы представить себе волну детонации наглядно,
можно положить на стол рядом несколько карандашей,
папирос или других длинных предметов (рис. 2). Между
Рис. 2. Модель детонационной волны. Книга смещает лежащие
на столе карандаши; при этом фронт волны сжатия Ф движет-
ся значительно быстрее вправо, чем книга и смещаемые
карандаши.
/, 2, 3 — последовательные моменты движения.
ними нужно оставить небольшие промежутки. Эти каран-
даши представляют собой схему взрывчатого вещества до
взрыва.
Теперь изобразим на этой модели начало детонации.
Как было сказано выше, взрыв можно вызвать сжатием
некоторого слоя взрывчатого вещества. Чтобы осущест-
вить такое сжатие на нашей модели, придвинем к крайне-
му карандашу какой-нибудь предмет, например книгу.
3*
15
Если книга сместит крайний карандаш на величину, рав-
ную ширине промежутка между карандашами, то начнет
двигаться и второй карандаш. Через некоторое время нач-
нет смещаться третий карандаш, и так далее. Если, напри-
мер, передвинуть книгу на расстояние, равное 10 проме-
жуткам между карандашами, то 10 карандашей придут в
движение.
На рассмотренной нами модели видно, что участок, где
карандаши соприкасаются, быстро увеличивается при
движении книги. Передний край волны сжатия движется
по массе карандашей гораздо быстрее, чем сами каран-
даши.
Совершенно так же сжатие взрывчатого вещества рас-
пространяется в нем гораздо быстрее, чем перемещается
тело, вызвавшее это сжатие, и перемещаются частицы
взрывных газов, находящихся в зоне сжатия, т. е. за фрон-
том волны детонации.
В рассмотренном примере сжатие передавалось каран-
дашам внешней силой. При взрыве сжатие передается че-
рез взрывчатое вещество не внешней силой, а в результа-
те выделения энергии при превращении взрывчатого ве-
щества во взрывные газы. Поэтому волна детонации сама
себя движет вперед.
Обычно волна детонации во взрывчатых веществах
нормальной мощности, например в тротиле, распростра-
няется со скоростью около 7 километров в секунду. Взрыв-
ные газы движутся за фронтом волны детонации со ско-
ростью около 2 километров в секунду.
За фронтом волны детонации имеется некоторый до-
вольно тонкий слой, внутри которого и осуществляется са-
ма детонация, т. е. разложение взрывчатого вещества с
выделением энергии. Повышающееся при этом давление
толкает волну детонации вперед, производит уплотнение
новых слоев взрывчатого вещества и доводит эти слои
также до детонации.
Таким образом, детонационная волна непрерывно дви-
жется вперед. Поэтому, если только волна детонации воз-
никла в какой-либо части заряда, она охватывает всю мас-
су заряда.
Итак, волна детонации — это волна сжатия, движу-
щаяся во взрывчатом веществе и достаточно сильная, что-
бы вызывать разложение взрывчатого вещества и соответ-
ствующее выделение энергии.
16
Волна детонации всегда движется по взрывчатым ве-
ществам, подчиняясь одним и тем же простым законам, и
схема выделения энергии взрыва остается во всех случаях
в основном одной и той же, именно такой, какая рассмот-
рена нами.
Это очень важное обстоятельство. Благодаря ему мы
можем построить общую теорию взрыва, одинаково спра-
ведливую для любого известного взрывчатого вещества
или взрывчатого вещества, которое может быть изобрете-
но в будущем. Единственным требованием является то,
чтобы энергия взрыва выделялась за счет внутренней пе-
рестройки частиц вещества и могла возникать при повы-
шении давления и температуры.
Мы рассмотрели те предпосылки теории взрыва, кото-
рые являются общими для всех взрывчатых веществ. Общ-
ность этих предпосылок вовсе не означает, однако, что
все взрывчатые вещества во всех отношениях сходны друг
с другом. Это, конечно, неверно. Наоборот, между взрыв-
чатыми веществами существуют значительные различия.
Прежде всего необходимо отметить следующее.
Сравнение различных взрывчатых веществ показывает,
что для каждого из них имеется некоторое наименьшее ко-
личество, которое способно детонировать. Если взять мень-
ше взрывчатого вещества, чем это количество, то взрыва
произойти не может. Например, азид свинца способен де-
тонировать, даже если имеются его мельчайшие крупинки,
а тротила для этого нужно иметь по крайней мере несколь-
ко граммов.
Для измерения размеров заряда, способного к само-
стоятельной детонации, советским ученым академиком
Ю. Б. Харитоном было предложено изготовлять удлинен-
ные заряды в виде цилиндров различного диаметра и
определять предельный диаметр, при котором детонация
еще распространяется по заряду. Такие опыты показыва-
ют, что у обычных взрывчатых веществ, например у тро-
тила, диаметр заряда, передающего детонацию, равен
почти одному сантиметру.
Если заряд взрывается без оболочки, то некоторый
внешний слой взрывчатого вещества не успевает полно-
стью разложиться и разлетается. При этом частицы взрыв-
чатого вещества догорают в полете, образуя мощное и яр-
кое пламя.
17
Если заряд находится в плотной оболочке, например, в
железном, стальном или чугунном корпусе, то детонация
обычно оказывается полной.
Некоторые вещества имеют настолько значительный
предельный диаметр, что обычно их вообще нельзя счи-
тать за взрывчатые вещества. Например, слежавшаяся уп-
лотненная аммониевая селитра обычно не может взор-
ваться. Однако если имеется большое количество аммо-
ниевой селитры, то ее можно заставить детонировать пу-
тем взрыва достаточно крупного вспомогательного за-
ряда.
Известен такой случай, бывший в Германии сорок лет
назад. Около города Оппау был склад аммониевой селит-
ры. В одном штабеле было сложено более 10 000 тонн.
Под влиянием собственного веса и дождевой воды аммо-
ниевая селитра сильно уплотнилась. Чтобы брать из шта-
беля то или иное количество селитры, стали ее дробить
при помощи взрывов небольших зарядов. Пока эти заря-
ды были небольшими и пока их действие захватывало ма-
лые объемы штабеля, все шло благополучно. Но однажды
был применен более крупный заряд. Это привело к катаст-
рофе. Весь штабель взорвался. На значительном простран-
стве были разрушены здания, погибло много людей. Звук
взрыва был слышен на расстоянии в несколько сотен ки-
лометров.
ИНИЦИИРОВАНИЕ ВЗРЫВА
Как сказано выше, инициирование, т. е. возбуждение
взрыва, получается при ударе по поверхности заряда.
Для того, чтобы вызвать взрыв обычных взрывчатых ве-
ществ, требуется очень сильный удар. Такой удар может
осуществить ударяющее плашмя плотное (металлическое)
тело, движущееся со скоростью 1500—2000 метров в се-
кунду.
Обычными средствами осуществить такой удар трудно.
Поэтому применяют вспомогательные заряды, способные
своими взрывными газами произвести удар достаточной
силы.
Вспомогательные заряды состоят из таких взрывчатых
веществ, которые для своего инициирования требуют уже
удара гораздо меньшей силы или сравнительно небольшо-
го разогревания (рис. 3).
18
Вспомогательные заряды в свою очередь могут быть
взорваны еще меньшими по величине и еще более чувст-
вительными зарядами (детонаторами, электродетонатора-
ми). Таким образом, слабым ударом ударника или элект-
рическим током, пережигающим тонкую проволоку, можно
вызвать взрыв самых больших зарядов.
Рис. 3. Схема устройства заряда.
При мощных взрывах возможна передача детонации на
значительное расстояние. При этом основным передатчи-
ком взрыва являются твердые частицы, брошенные взры-
вом с огромными скоростями.
ЭНЕРГИЯ и МОЩНОСТЬ ВЗРЫВА
Г) зрывчатые вещества при взрыве выделяют энергию.
При взрыве появляются большие силы давления
взрывных газов, способные произвести перемещение и
разрушение окружающих предметов. В этом проявляется
механическая сила взрыва. Кроме того, выделяется боль-
шое количество тепла, и температура взрывных газов до-
стигает нескольких тысяч градусов.
Энергия, выделяющаяся при взрыве, запасена во
взрывчатом веществе. Запас энергии во взрывчатом веще-
стве измеряется удельной энергией, т. е. энергией, содер-
жащейся в единице веса взрывчатого вещества. У обыч-
ных взрывчатых веществ, например у тротила, удельная
энергия довольно постоянна (мало зависит от химического
состава) и равна приблизительно 450 000 килограммомет-
19
ров на килограмм. Это значит, что энергия, выделяемая
при взрыве одного килограмма тротила, если она полно-
стью пошла бы на механическую работу, была бы доста-
точной, чтобы поднять груз весом 450 килограммов на вы-
соту 1000 метров. Как видим, эта энергия довольно вели-
ка. Однако она значительно меньше, чем удельная энер-
гия, запасенная в горючих веществах. Например, в бензи-
не содержится в 10 раз больше энергии, чем в обычном
взрывчатом веществе. Впрочем, необходимо иметь в виду,
что горючее требует для своего горения кислорода, кото-
рый берется из атмосферного воздуха. Следовательно, в
горючем содержится только часть того запаса энергии,
который выделяется при его сжигании. Другая часть энер-
гии содержится в кислороде атмосферного воздуха.
Взрывчатое вещество в этом отношении коренным об-
разом отличается от горючего. Оно не требует для выде-
ления энергии никаких дополнительных материалов.
Горение идет более или менее быстро в зависимости от
того, насколько быстро соединяются горючее и кислород.
Поэтому горение не может идти особенно быстро.
Наоборот, взрыв может протекать очень быстро — в
десятки миллионов раз быстрее, чем горение, именно по-
тому, что выделение энергии представляет собой у взрыв-
чатого вещества внутренний самостоятельный процесс.
Взрыв можно рассматривать как мощный и вместе с
тем весьма недолго работающий двигатель.
Мощность двигателя, как известно, определяется путем
деления механической работы на время, в течение кото-
рого работа совершена. Если с такой меркой подойти к
взрыву, то окажется, что мощность взрыва чрезвычайно
велика.
Рассмотрим для примера взрыв обычной тротиловой
шашки весом 400 граммов (0,4 килограмма).
Допустим, что детонация идет вдоль шашки. Скорость
детонации тротила около 7000 метров в секунду. Длина
шашки 10 сантиметров или 0,1 метра. Время t выделения
энергии взрыва в таком случае равно
t = -0’1 = 0,000014 секунды,
т. е. немного более одной стотысячной доли секунды. За
это время выделяется энергия Е, равная
Е = 450 000 X 0,4 = 180 000 килограммометров.
20
Мощность W равна энергии, деленной на время,
IF= 180 QC9— = 13 000 000 000 килограммометров в сек.,
0,000014	Е	К
т. е. мощность взрыва равна 13 миллиардам килограммо-
метров в секунду.
Мощность в одну лошадиную силу соответствует 75 ки-
лограммометрам в секунду. Следовательно, в нашем при-
мере мощность взрыва равна
13 000 000 000
75
= 170000000 лошадиных сил,
т. е. 170 миллионам лошадиных сил.
Это превосходит мощность самых крупных электро*
станций и даже больше общей мощности всех электро-
станций большого промышленного государства.
Мощность взрыва более крупных зарядов возрастает в
соответствии с увеличением их размера. Если, например,
линейные размеры заряда (т. е. его ширину, длину и вы-
соту) увеличить в два раза, то его вес увеличится пропор-
ционально объему в восемь раз. Как показывает соответ-
ствующий расчет, мощность взрыва при этом увеличится в
четыре раза. Вообще мощность взрыва W пропорциональ-
на квадрату корня кубического из веса заряда С
з
Величина /<=310 000 000, если W измерена в лошади-
ных силах и С в килограммах.
При различных строительных работах в Советском
Союзе производят весьма мощные взрывы. Например,
несколько лет назад при строительстве одного водохрани-
лища в Узбекистане был взорван сосредоточенный заряд,
имевший форму, близкую к кубу, и вес около 400 тонн,
т. е. 400 000 килограммов.
Мощность этого взрыва составила
з
W= 310 003 000 (/400 обо)2 = 1 700 000000000 Л. с.,
т. е. тысяча семьсот миллиардов лошадиных сил.
Учитывая, что каждая лошадиная сила равна 0,734 ки-
ловатта, можно выразить эту мощность в киловаттах. По-
лучаем 1 250 000 000 000 киловатт (тысяча двести пятьде-
сят миллиардов киловатт).
Эта мощность намного превосходит мощность всех
4 Зак. 838
21
источников электрической энергии, которыми обладает че-
ловечество.
Однако такая большая мощность сама по себе еще
ничего не значит. Дело не в том, как быстро выделяется
энергия взрыва, а в том, насколько можно использовать
эту энергию для той или иной практической цели. Здесь
основное значение имеет не взрыв, взятый сам по себе, а
то, как происходит действие этого взрыва, в особенности,
как движутся тела, окружающие заряд и приводимые в
движение силами взрыва.
Если суметь правильно использовать огромную мощ-
ность взрыва, то несомненно можно будет решить много
производственных и научных задач. Еще в 1892 г. знаме-
нитый русский ученый Дмитрий Иванович Менделеев пи-
сал об изучении взрыва и взрывчатых веществ:
«На первый взгляд может показаться, что масса уче-
ных, занятых ныне во всех странах разработкою этого
предмета... работает для маленькой ветви техники, утрачи-
вая из-за того другие высшие, научные и общественные
интересы и напрасно подвергаясь притом риску, сопря-
женному всегда с изучением взрывчатых веществ. Но та-
кая видимость не согласна с действительностью... Остано-
вимся лишь на двух сторонах предмета, показывающих,
что привлекает мирных ученых к делу изучения взрывча-
тых веществ. Обычные физические и химические явления,
легко подлежащие изучению, совершаются чаще всего в
условиях малых давлений и невысоких температур; наши
сведения о веществе этими условиями сильно ограничи-
ваются, а между тем, как внутри земли и солнца, так и
во множестве других обстоятельств, вещество находится
(единовременно) именно в таких условиях высокой тем-
пературы и сильного давления, в которых естествоиспы-
тателям нельзя производить свои наблюдения. Взрывча-
тые же вещества доставляют совокупность условий сего
рода с чрезвычайной легкостью. Изучение их едва нача-
лось, путь еще едва намечен, а при развитии исследова-
ний взрывчатые вещества дадут, без сомнения, множест-
во новых опытных данных..., что и возбуждает научных
деятелей углубляться в область этого предмета».
Эта глубокая мысль Менделеева получила свое вопло-
щение в работах советских ученых.
В настоящее время в Советской стране изучение взры-
ва получило невиданное ранее развитие. Работы совет-
22
ских ученых направлены к тому, чтобы научиться управ-
лять энергией, выделяемой при взрыве. Если рассматри-
вать взрыв как двигатель, то возникает задача создать хо-
рошо работающий привод, соединяющий этот двигатель
с различными машинами, орудиями или прямо с обрабаты-
ваемым материалом. Эту задачу успешно решают совет-
ские ученые, которые многое сделали за последние годы в
науке о взрыве, опередив в этом отношении достижения
науки за пределами нашей страны.
Однако в данной области еще предстоит большая и
сложная работа. Можно указать хотя бы на следующую
особенность. При взрыве во взрывных газах образуется
очень высокое давление. Например, при прохождении де-
тонационной волны давление внутри заряда повышается
до 200 000 атмосфер (т. е. до 200 000 килограммов на
квадратный сантиметр). Если детонационная волна дохо-
дит до поверхности заряда, соприкасающегося с массив-
ной стальной стенкой, и волна ударяет в эту стенку, то
давление может подняться почти до полумиллиона атмос-
фер.
Очевидно, что при таких давлениях ни одно вещество
не может остаться неизменным. По существу при таких
давлениях все тела, даже самая прочная сталь, текут как
жидкости и сжимаются как газы. Поэтому управлять энер-
гией взрыва нельзя обычными способами при помощи ма-
шин и механизмов с неизменными жесткими деталями,
как, например, у двигателей внутреннего сгорания. Здесь
необходимы совсем особые способы овладения силами
невиданной величины и быстроты. И с этой необычной за-
дачей советские люди справляются успешно.
РАСШИРЕНИЕ ВЗРЫВНЫХ ГАЗОВ
И ОБРАЗОВАНИЕ УДАРНОЙ ВОЛНЫ
В ОКРУЖАЮЩЕЙ ЗАРЯД СРЕДЕ
Прежде чем перейти к рассмотрению способов управле-
ния взрывом, необходимо ознакомиться с простейши-
ми явлениями, возникающими при взрыве самопроизволь-
но, без особого вмешательства человека.
Особенно часто встречаются такие явления, как расши-
рение продуктов взрыва — взрывных газов и образование
в окружающей среде ударной волны взрыва.
4*
23
Еще не Взорвавшаяся
члсть заряда
взрыватель
Рис. 4. Волна детонации движется
по заряду снизу вверх. Оболочка
заряда, имевшая первоначально
цилиндрическую форму,
ряется в виде усеченного
Фронт волны
детонации
расши-
конуса.
Давление, возникающее во взрывных газах, первона-
чально очень велико: оно безусловно превосходит 100 000
атмосфер. При таком давлении любая среда и любой пред-
мет, соприкасающийся с взрывными газами, начинает сме-
щаться и сжиматься. Поэтому взрывные газы при любом
взрыве расширяются в большей или меньшей степени.
Рассмотрим движение взрывных газов несколько под-
робнее.
Непосредственно после прохода волны детонации на-
чинается расширение взрывных газов. Особенно быстро
движутся частицы, нахо-
дящиеся на поверхности
облака газов. Такие ча-
стицы определяют своим
движением направления
переноса основной энергии
взрыва. Если заряд нахо-
дился в оболочке, то ос-
колки оболочки обычно
движутся совместно с го-
ловной частью взрывных
газов. Поток осколков и
частиц несет в себе значи-
тельную часть энергии
взрыва и движется законо-
мерно и направленно. Направление движения основной
части энергии взрыва может быть рассчитано заранее и
этим направлением можно управлять.
Осколки оболочки заряда, и следующая за ними наи-
более быстрая часть газов разлетаются вблизи заряда по
направлениям, близким к перпендикуляру к соответствую-
щей поверхности заряда (рис. 4 и 5). Отклонение от пер-
пендикуляра происходит в сторону, противоположную ме-
сту расположения детонатора (взрывателя), при помощи
которого взрывают заряд.
Угол отклонения тем больше, чем тоньше оболочка за-
ряда и чем меньше угол между направлением движения
детонации и внутренней поверхностью корпуса заряда.
Направление разлета осколков и газов может откло-
няться от перпендикуляра к внутренней поверхности кор--
пуса от нуля до 14 градусов.
В результате направленного движения газов и оскол-
ков действие взрыва распределяется в пространстве нерав-
24
номерно. Наиболее сильным оно оказывается против гра-
ней заряда. Наоборот, вблизи углов и ребер заряда дейст-
вие взрыва значительно ослабляется. Здесь расположены
Рис. 5. Схема разлета осколков оболочки заряда
при взрыве.
Граница зоны
сильных разрушении
Поверхность грунта
' Положение 'бомбы в
момент разрыва
Рис. 6. Схема распределения в пространстве разрушающего
действия взрыва авиационной бомбы.
так называемые зоны пониженного действия взрыва. Пото-
ки продуктов взрыва, идущие от граней заряда, и движу-
щиеся с ними осколки оболочки заряда расширяются вее-
25
рообразно и несколько уменьшают объем зон пониженно-
го действия. Вследствие этого направления движения про-
дуктов детонации и осколков могут отклоняться от пер-
пендикуляра к внутренней поверхности заряда на углы,
превосходящие указанный выше угол в 14 градусов. Углы
отклонения могут доходить примерно до 20 градусов.
Рис. 7. Фотоснимок взрыва кубического заряда на поверхности земли.
Видны струи взрывных газов, выброшенные перпендикулярно граням
куба, не соприкасающимся с грунтом.
Таким движением осколков и газов определяется об-
ласть разрушающего действия различных боеприпасов.
При этом следует еще учитывать образование воронки при
разрыве снарядов и авиационных бомб возле поверхности
грунта и влияние выбрасываемого грунта на поражаемые
взрывом предметы (рис. 6).
Если положить на поверхность грунта прямоугольный
заряд и взорвать его ночью, в темноте, то можно при по-
мощи фотоаппарата с заранее открытым затвором заснять
пламя взрыва (рис. 7). Фотография показывает, что пла-
мя взрыва имеет в этом случае форму опрокинутой бук-
вы Т. Из каждой грани заряда (кроме той, которая опй-
26
рается на грунт) вырывается мощный факел пламени,
движущийся в основном перпендикулярно грани. Факелы
по мере их удаления от заряда расширяются и заканчи-
ваются клубящимся пламенем, напоминающим по своей
форме облака. Такая картина получается при взрыве за-
ряда, не имеющего металлической оболочки. Если же
происходит взрыв заряда в металлическом корпусе, то на
фотоснимке видны остро очерченные факелы без клубя-
щегося на их концах пламени. Это показывает, что детона-
ция полная и догорания взрывчатого вещества на значи-
тельных расстояниях от места взрыва нет.
Если взрыв происходит в воздухе, то направленное
движение взрывных волн можно наблюдать на расстояни-
ях, которые превышают размеры самого заряда примерно
в десять раз (рис. 8). На более далеких расстояниях
взрывные газы постепенно останавливаются. Их тормозит
сопротивление воздуха. Осколки корпуса движутся даль-
ше потому, что торможение воздуха влияет на них в мень-
шей степени. Можно считать приблизительно, что осколки
стального корпуса обычных боеприпасов—снарядов, мин,
авиационных бомб — могут лететь, сохраняя заметный
запас энергии, на расстояние, превышающее среднюю тол-
щину осколков в 8000 раз. Если осколки не стальные, а,
например, алюминиевые, то дальность их действия будет
во столько раз меньше, во сколько меньше плотность алю-
миния по сравнению с плотностью стали. Можно рассчи-
тать достаточно простым способом, что для алюминиевых
осколков дальность действия превосходит размер осколка
примерно в 2500 раз.
Если бы осколки летели в более разреженном воздухе,
чем у поверхности земли, то торможение их воздухом было
бы меньше. Например, на высоте 7 километров, где плот-
ность воздуха в два раза меньше, чем у поверхности зем-
ли, дальность действия осколков увеличится вдвое. Даль-
ность движения газовых струй также возрастет.
Расширяющиеся взрывные газы вытесняют во все сто-
роны окружающий воздух. Вытесняемый воздух уплот-
няется и в нем получается ударная волна, т. е. масса сжа-
того воздуха, отделенная резкой границей от остального
атмосферного воздуха, до которого еще не дошло действие
взрыва. Ударная волна движется в воздухе весьма быст-
ро. Вначале вблизи заряда ее скорость близка к скорости
детонации. Чем дальше движется ударная волна, тем
27
меньше становится ее скорость. В конце концов ударная
волна превращается в обычную звуковую волну. Звуковая
волна движется в воздухе со скоростью 340 метров в се-
Взрывные
газы
Взрывчатое
вещество
Рис. 8. Движение взрывных газов и образование ударной
волны при взрыве в воздухе заряда кубической формы.
/, 2, 3, 4 — последовательные моменты взрыва.
___ Воздушная
tnuuuihndiinhfl ударная
волна
28
кунду при температуре воздуха 15 градусов и 331 метр в
секунду при нуле градусов.
На небольших расстояниях расширяющиеся взрывные
газы гонят перед собой воздушную ударную волну, сжи-
мая воздух наподобие поршня. Однако при расширении
взрывных газов давление и плотность их уменьшаются,
как это всегда бывает при увеличении объема, занимаемо-
го газом. Вследствие падения давления взрывные газы
Давление
Атмосфер-
ное давле-
ние
дин и nil >.
Расстояние
от центра
взрыва
Рис. 9. График распределения давления за фронтом
ударной волны. В центре рисунка — облако взрывных
газов.
теряют способность сжимать окружающий воздух. Поэто-
му дальнейшее расширение взрывных газов оказывается
невозможным и граница облака этих газов останавли-
вается. Но воздух, приведенный в движение взрывом,
продолжает движение, и сжатая зона воздуха отрывается
от взрывных газов.
Если в этот момент произвести мгновенное измерение
давления в воздухе, окружающем место Взрыва, то полу-
чилось бы следующее. В центре взрывные газы, успевшие
29
уже сильно расшириться, имеют сравнительно небольшое
давление. Снаружи в воздухе, где образовалась ударная
волна, давление значительно больше. Воздух быстро дви-
жется и передает волну все дальше и дальше.
На рис. 9 показано облако расширяющихся взрывных
газов. Точка в центре указывает первоначальное положе-
ние заряда до взрыва. Облако взрывных газов окружено
ударной воздушной волной, т. е. массой уплотненного воз-
духа. Справа показан график распределения давления в
воздухе.
Это явление напоминает, в частности, такой случай.
Если погрузить весло в воду и перемещать его, то на по-
верхности воды получится волна, гонимая веслом. Если
теперь весло остановить, то образовавшаяся волна не ис-
чезнет и не остановится, а останется и будет двигаться
дальше. Она оторвется от весла и будет самостоятельно
переносить вдаль полученную ею энергию.
Волна, идущая по поверхности воды, и ударная волна,
вызванная взрывом в воздухе, конечно, очень сильно отли-
чаются друг от друга. Однако, как бы велики ни были их
отличия, эти волны имеют также и некоторые общие свой-
ства. Особенно важным свойством является их способ-
ность отрываться от тех тел, движением которых волны
вызываются, и двигаться дальше самостоятельно.
Есть и другое существенное сходство. Например, если
веслом гнать воду в определенном направлении, то снача-
ла получается волна на поверхности воды, движущаяся в
сторону движения весла. После отрыва от весла волна
постепенно расходится в разные стороны и на некотором
расстоянии от места своего возникновения превращается в
правильный круг.
Совершенно так же воздушная ударная волна движет-
ся при взрыве сначала в тех направлениях, по которым ее
гонят взрывные газы. Эти направления приблизительно
перпендикулярны поверхностям заряда. При дальнейшем
движении головные части расширяющихся потоков взрыв-
ных газов сами начинают расширяться в стороны, что при-
водит к расширению фронта ударной воздушной волны.
После отрыва от взрывных газов воздушная ударная вол-
на еще более расходится в стороны. Ударные волны, дви-
жущиеся в различные стороны от заряда, соединяются
вместе и образуют шарообразную волну, равномерно дви-
жущуюся по всем направлениям.
30
Таким образом, резко выраженное направленное дей-
ствие взрывных газов, происходящее на малых расстояни-
ях, постепенно уменьшается при увеличении расстояния
от места взрыва и, наконец, почти совсем исчезает на
расстояниях, превышающих размеры заряда в 20—30 раз.
Конечно, это не значит, что на больших расстояниях дей-
ствие взрыва в целом распределено равномерно по всем
направлениям. Необходимо иметь в виду, что обычно при
взрыве в воздухе возникает не только воздушная ударная
волна, но также летят осколки корпуса, в котором был
заключен заряд. Осколки летят по направлениям, пример-
но перпендикулярным поверхности корпуса заряда. Это
направление осколки сохраняют на больших расстояниях.
Поэтому та часть действия взрыва, которую следует от-
нести за счет осколков, сохраняет свою направленность и
на больших расстояниях.
Интересно отметить следующую подробность. Если ос-
колки идут достаточно плотным потоком, то они способны
гнать перед собой воздушную ударную волну и придавать
ее действию значительную направленность на расстояни-
ях, превосходящих в 10 или даже 20 раз размеры заряда.
Все сказанное здесь относится к взрыву в воздухе. Ес-
ли взрыв происходит в более плотной среде, чем воздух,
например, в воде или в грунте, то возникающая при
взрыве ударная волна окажется гораздо более сильной, а
торможение осколков произойдет очень быстро. Здесь ос-
новное действие взрыва будет обусловлено одной лишь
ударной волной или, точнее, массами, движущимися за
фронтом волны. В этом случае направленное действие
взрыва тоже возможно, однако уже в совсем иных усло-
виях.
ИМПУЛЬС ВЗРЫВА
Чтобы измерить действие взрыва, нужно правильно выб-
рать способ измерения. Нередко высказывается мне-
ние, что действие взрыва измерить трудно и для этого нуж-
ны сложные приборы, мало понятные неподготовленному
человеку.
Такое мнение неправильно. Наоборот, можно считать,
что сложные приборы часто искажают измеряемое дейст-
вие взрыва. Поэтому во многих случаях полезно приме-
нять простые средства, однако основанные на правильной
31
теории. Одно из таких простых средств мы и рассмотрим
здесь.
Поставим на пути ударной волны и потока осколков
толстую металлическую плиту (рис. 10). Пусть в плите
Направления
действия
взрыва
Электрическая
аппаратура,
записывающая
время полетй.
цилиндра
Рис. 10. Схема установки для определения импульса
взрыва.
Проволоки,
разрываемые
летящим
цилиндром
воспринимающий,
действие взрыва
сделано цилиндрическое отверстие, в которое вкладывает-
ся цилиндр, способный с малым трением перемещаться
вдоль оси отверстия.
При взрыве цилиндр получит сильный удар от дейст-
вия ударной волны и осколков. Под влиянием удара ци-
линдр будет выброшен из отверстия со скоростью, кото-
рую можно измерить так же, как измеряют скорость api-
тиллерийских снарядов или пуль. Например, можно на-
тянуть на пути цилиндра две проволоки, по которым идет
электрический ток. Цилиндр при своем движении разор-
вет сначала одну, а потом другую проволоку. Время меж-
ду разрывом первой проволоки и второй проволоки мож-
но измерить при помощи прибора, записывающего измене-
32
ния силы электрического тока в зависимости от времени.
Такие приборы называются осциллографами.
Итак, при помощи осциллографа можно определить
время движения цилиндра, брошенного взрывом, на опре-
деленном участке пути. Расстояние между проволоками,
проходимое цилиндром, легко измерить. Тогда можно рас-
считать и скорость движения цилиндра. Эта скорость рав-
на частному от деления расстояния на время:
у___ расстояние
время
Очевидно, чем больше скорость цилиндра, брошенно-
го взрывом, тем сильнее действие взрыва. Поэтому можно
измерять действие взрыва скоростью тел, брошенных
взрывом.
Однако такой способ измерения нельзя считать до-
статочным. Дело в том, что цилиндр может иметь раз-
личную массу. Чем больше масса цилиндра, т. е. чем он
тяжелее, тем медленнее он будет двигаться при том же
действии взрыва. Поэтому скорость движения нельзя счи-
тать исчерпывающей мерой действия взрыва. Нужно од-
новременно учитывать и массу, и скорость. Можно дока-
зать, что действие взрыва будет измерено правильно, если
учесть количество движения цилиндра, т. е. произведение
массы цилиндра на его скорость.
Количество движения равно импульсу взрыва.
Итак,
mV = /.
Здесь буквой I обозначен импульс взрыва, буквой т—
масса цилиндра, а буквой V — скорость цилиндра.
Установив такой способ измерения действия взрыва,
мы все же не довели дело до конца. Необходимо еще
учесть то, что импульс взрыва, действующий на цилиндр,
зависит не только от силы взрыва, но и от площади попе-
речного сечения цилиндра, воспринимающей этот импульс.
Чем больше поперечное сечение цилиндра, тем больше
импульс. Чтобы исключить такую неопределенность, не-
обходимо брать не весь импульс, а ту его часть, которая
действует на единицу площади дна цилиндра, например,
на один квадратный сантиметр. Для этого величину им-
пульса нужно разделить на площадь дна цилиндра. Тог-
да мы получим величину, называемую удельным импуль-
сом.
33
Итак, удельный импульс /1 равен
1	5
Здесь буквой S мы обозначили площадь дна цилиндра,
воспринимающую действие взрыва. Заменяя импульс про-
изведением массы на скорость, получаем
г __ mV
1 — ~•
Удельный импульс взрыва является основной мерой
механического действия взрыва. Удельный импульс опре-
деляется с целью установить, может ли взрыв произвести
заданное действие или не может. Каждому виду разруше-
ний, производимых взрывом, соответствует определенная
величина удельного импульса.
Удельный импульс зависит от величины заряда и рас-
стояния от места взрыва до поверхности, воспринимаю-
щей действие взрыва. Конечно, имеет значение также и
энергия, выделяемая при взрыве каждым килограммом
взрывчатого вещества. Однако эта энергия у взрывчатых
веществ, применяемых обычно на практике, изменяется в
довольно малых пределах, и поэтому почти все взрывча-
тые вещества нормальной мощности дают в одинаковых
условиях почти одинаковые импульсы, если только обес-
печена полнота детонации. Это позволяет производить с
некоторым приближением расчеты импульса взрыва, не
учитывая отдельно энергии взрывчатого вещества. Исклю-
чение представляют только аммиачноселитренные взрыв-
чатые вещества. Если эти вещества взрываются без проч-
ной оболочки заряда, то полнота реакции взрыва оказы-
вается недостаточной и величины удельных импульсов за-
метно снижаются по сравнению с тем, что получается в со-
ответствии с приводимыми ниже расчетами.
Теоретическими расчетами и опытами установлено,
что удельный импульс взрыва может быть вычислен по
следующим формулам:
1) Если расстояние от места взрыва не превосходит де-
сяти линейных размеров заряда, то удельный импульс
взрыва
Л = 25—-
1	/?2
Здесь буквой С обозначен вес заряда в килограммах,
34
а буквой /? — расстояние от места взрыва до места изме-
рения импульса, выраженное в метрах. Удельный импульс
определяется величиной силы, действующей на один квад-
ратный метр поверхности, воспринимающей это действие,
и временем, в течение которого эта сила действует.
Удельный импульс измеряется в килограммах силы, ум-
ноженных на секунды и деленных на квадратные метры.
2) Если расстояние от места взрыва значительно пре-
восходит десять линейных размеров заряда, то удельный
импульс взрыва
з
Л = 58 (/сГ.
я
Эти формулы пригодны для расчетов удельного им-
пульса взрыва в воздухе, вблизи поверхности земли.
Необходимо иметь в виду, что удельный импульс зави-
сит от размеров и формы предмета, воспринимающего дей-
ствие взрыва. Если предмет имеет небольшую ширину или
высоту и такую форму, при которой ударная волна легко
обтекает этот предмет, то действие взрыва может сущест-
венно снизиться. Наоборот, при значительных размерах
предмета по сравнению с расстоянием от места взрыва до
предмета действие взрыва усиливается.
Формулы, которые приведены здесь, относятся к по-
следнему случаю.
УДЕЛЬНЫЙ ИМПУЛЬС ВЗРЫВА В СРЕДАХ
С РАЗЛИЧНОЙ ПЛОТНОСТЬЮ
Если ударная волна возникает при взрыве в средах раз-
личной плотности, то величина удельного импульса
тоже оказывается различной. Чем больше плотность сре-
ды, тем больше и удельный импульс.
Исследования этого вопроса, проведенные советскими
учеными, показывают, что удельный импульс пропорцио-
нален корню кубическому из плотности среды, где движет-
ся ударная волна. Это справедливо в тех случаях, когда
среда не является очень прочной и разрушается вблизи
места взрыва.
Теперь можно перейти к расчету удельного импульса
в таких средах, как вода или грунт.
Вода имеет плотность, приблизительно в 800 раз пре-
35
восходящую плотность воздуха. Следовательно, удельный
импульс в воде должен превосходить удельный импульс в
воздухе при одинаковом весе заряда и одинаковом рас-
стоянии от места взрыва в следующее число раз:
з___
]/800 = 9,3 раза.
Поэтому можно считать, что удельный импульс взрыва
в воде на достаточно большом расстоянии от места взрыва
будет равен:
8
/1 = 54(Д1ф^.
Эта формула применима, если расстояние от места
взрыва не менее чем в 5 раз превосходит размеры заряда.
Совершенно таким же способом можно рассчитать
удельный импульс взрыва в грунте. Он будет равен
з
Ц = 700 (|/?) - •
1 ' R
Если взрыв происходит на значительной высоте над
поверхностью земли, там, где плотность воздуха невелика,
удельный импульс будет соответственно меньше, чем дает
формула, помещенная на стр. 35.
РАЗРУШАЮЩЕЕ ДЕЙСТВИЕ ВЗРЫВА
Разрушающее действие взрыва зависит от величины
удельного импульса, а, также от того, в течение како-
го времени действует давление ударной волны на разру-
шаемые объекты.
Например, разрушение капитальных зданий обеспечи-
вается, если удельный импульс находится в пределах от
200 до 300 единиц. Разрушение легких конструкций про-
исходит при удельном импульсе около 100 единиц. Стек-
ла могут быть выбиты при взрыве, если удельный им-
пульс составляет 3—4 единицы.
Физическая картина разрушения действием взрыва,
передаваемым на некоторое расстояние через воздух, во-
ду или иную среду, состоит в следующем. При взрыве
расширяющиеся взрывные газы действуют на окружаю-
щую среду и приводят ее в движение. В среде образуется
мощная волна, распространяющаяся во все стороны от ме-
36
ста взрыва. Волна доходит до окружающих предметов и
производит на них кратковременный, но обычно весьма
сильный удар. Волна, передающая таким образом дейст-
вие взрыва через различные среды, называется ударной
волной. Человек, воспринимающий действие ударной вол-
ны, ощущает почти мгновенный удар.
Однако такое ощущение не вполне точно. На самом
деле действие волны не мгновенно, а длится некоторое,
правда, очень короткое, время. Например, при взрыве за-
ряда весом в одну тонну на расстоянии 100 метров от ме-
ста взрыва время действия ударной волны равно прибли-
зительно Узо секунды. Чем больше заряд и значительнее
расстояние от места взрыва, тем длительнее воздействие
ударной волны.
Обычно за время действия ударной волны разрушения
не успевают осуществиться. Допустим, например, что
взрыв действует на кирпичную стену. Под действием удар-
ной волны стена начнет наклоняться. Наклон стены к кон-
цу действия ударной волны будет еще очень незначитель-
ным. Однако и после окончания действия волны стена бу-
дет продолжать наклоняться по инерции, и только когда ее
наклон станет достаточно большим, она рухнет.
Следовательно, разрушение стены произойдет позднее,
чем закончится непосредственное действие на нее ударной
волны взрыва.
Впрочем, таким образом разрушение происходит не
всегда. Если предмет, воспринимающий действие взрыва,
чрезвычайно жесткий, прочно укреплен на своем месте и
имеет сравнительно небольшую массу, то он успеет изме-
нить свою форму за время действия импульса взрыва и
будет сопротивляться силе действия ударной волны, как
силе, действующей постоянно. В этом случае разрушение
будет зависеть не от величины импульса, а от давления
ударной волны. Это давление может быть измерено в ки-
лограммах на квадратный сантиметр или в атмосферах,
подобно тому, как измеряется давление пара в паровых
котлах или давление воздуха в автомобильных шинах.
В некоторых случаях при определении разрушений,
производимых взрывом, нельзя исходить из величины
удельного импульса. Например, при взрыве в грунте про-
исходит выброс грунта и получается более или менее зна-
чительная воронка. Чтобы получить воронку больших раз-
меров в грунте средней прочности, заряд целесообразно
37
заложить на глубину Я, приблизительно равную (в
метрах)
з
H = VC-
Здесь буквой С обозначен вес заряда в килограммах.
В этом случае получится воронка, имеющая диаметр Z),
приблизительно равный (в метрах)
з __
D = 2VC.
Разрушающее действие взрыва сильно увеличивается,
если взрыв происходит внутри замкнутого объема. В этом
случае удельный импульс взрыва сильно возрастает, так
как ударная волна много раз отражается от поверхностей
стен, перекрытия и пола замкнутого помещения и неодно-
кратно действует на каждую поверхность, каждый раз
несколько ослабевая из-за потерь энергии при отражении.
Вот почему в туннелях, штольнях, шахтах ударные волны
распространяются на очень большие расстояния с незначи-
тельным ослаблением.
Если замкнутое помещение имеет отверстия, напри-
мер окна, то ударная волна может выходить через них
наружу. Импульс ударной волны при этом снижается, но
все же остается заметно больше, чем в открытом прост-
ранстве.
Отдельно следует рассмотреть действие взрыва весьма
крупных, сверхмощных зарядов. В этом случае повыше-
ние давления воздуха или иной среды, внутри которой
произошел взрыв, длится настолько долго, что разруше-
ния происходят раньше, чем закончится действие ударной
волны. При таких условиях разрушающее действие взры-
ва определяется тем давлением, которое производит
ударная волна. Давление Р ударной волны можно опре-
делить по формуле
Р= 12
Давление получается в атмосферах. Это — избыточ-
ное давление, сверх нормального атмосферного давления.
Люди оказываются убитыми при давлении ударной
волны, равном двум атмосферам. Поражение ударной
волной в той или иной степени, называемое контузией,
38
может быть получено, если давление больше чем
0,2 атмосферы.
Разрушение капитальных зданий происходит, если
давление больше примерно чем 0,5 атмосферы.
В некоторых случаях при сильных взрывах, обуслов-
ленных не детонацией взрывчатых веществ, а иными при-
чинами, например, ударом метеорита, подобного упоми-
навшемуся выше Тунгусскому метеориту, извержением
вулкана и различными другими причинами, для установ-
ления силы взрыва бывает необходимо определить то ко-
личество обычного взрывчатого вещества, например тро-
тила, которое может вызвать такую же ударную волну,
какая получилась при этом взрыве.
Количество тротила, которое равноценно по действию
тому или иному взрыву, называется тротиловым эквива-
лентом. Тротиловый эквивалент может быть выражен в
килограммах или в тоннах. Например, изучая расстояния,
на которых при падении Тунгусского метеорита был пова-
лен ударной волной лес, можно сделать вывод, что взрыву
этого метеорита соответствует тротиловый эквивалент,
превосходящий миллион тонн.
Особым случаем действия взрыва является так назы-
ваемый откол. Явление откола состоит в следующем.
Пусть имеется мощное бетонное перекрытие, на которое
положен сверху заряд. Допустим, что заряд при взрыве
не способен пробить насквозь перекрытие. Можно было бы
думать, что в таких условиях перекрытие будет служить
защитой от действия взрыва. На самом деле это не всегда
так.
Если толщина перекрытия не слишком велика, то мо-
жет произойти разрушение внутренней его части без
сквозного пробивания. Это обусловлено тем, что при взры-
ве внутрь бетонного массива идет мощная ударная вол-
на, которая доходит до внутренней поверхности. Здесь бе-
тон оказывается сильно сжатым. Так как с внутренней по-
верхности перекрытия бетон ничем не удерживается, на-
чинается его быстрое расширение наподобие сильно сжа-
той пружины. Бетон имеет сравнительно незначительное
сопротивление разрыву. Поэтому при расширении сжатый
ударной волной слой бетона весьма легко отрывается, от-
калывается от остальной массы и с большой силой отбра-
сывается в направлении, приблизительно перпендикуляр-
ном поверхности бетона (рис. 11).
39
Явление откола можно заметить и в таких случаях,
когда его, казалось бы, не следовало ожидать. Можно
привести такой пример.
Пусть на некоторой глубине под поверхностью воды
взрывается заряд. Ударная волна быстро проходит через
воду до ее поверхности и вызывает отрыв поверхностного
слоя воды в виде белой раздробленной пены. Далее все
Рис. 11. Откол тыловой поверхности бетонного перекры-
тия при взрыве заряда на его поверхности.
Бетонное перекрытие показано в разрезе. Темной штриховкой
показана ударная волна в бетоне.
успокаивается, и только через некоторое время вода под
действием расширяющихся взрывных газов начинает под-
ниматься вверх мощным столбом.
При больших взрывах, например, таких, которые при-
меняются на гидротехническом строительстве, возникает
настолько сильная ударная волна, что она способна рас-
пространяться в земной коре на расстоянии в сотни и ты-
сячи километров. Конечно, на таких расстояниях волна
уже не производит разрушений и даже может не ощу-
щаться людьми, но хорошо отмечается специальными
приборами — сейсмографами, предназначенными для ре-
гистрации землетрясений.
Таким образом, мощный взрыв заряда весом в несколь-
ко сотен или тысяч тонн представляет собой нечто вроде
очага землетрясения. Волны, возникающие в земной коре
40
при землетрясении, называются сейсмическими волнами.
Волны, возникающие при взрыве и напоминающие сейсми-
ческие волны, называются сейсмовзрывными волнами.
Взрывы сравнительно незначительных зарядов приме-
няются для того, чтобы исследовать недра земного шара.
Возникающая при взрыве сейсмовзрывная волна идет
не только вдоль поверхности земли. Она уходит также
вглубь земного шара и отражается от различных пластов
горных пород. Отраженные волны приходят наверх с
небольшим запозданием и могут быть зарегистрированы
также при помощи сейсмографов. Это дает возможность
установить, на какой глубине находятся отражающие
волну пласты различных горных пород, и таким образом
как бы видеть на глубину многих километров строение
земной коры. Кроме научно-теоретического значения, та-
кие исследования имеют и огромное практическое значе-
ние при отыскании нефти и других полезных ископаемых,
при отыскании подземных вод и при решении многих дру-
гих задач.
РАСЧЕТ ЗАРЯДОВ ПРИ ОБЫЧНЫХ ВЗРЫВНЫХ
РАБОТАХ ПО ВЫБРОСУ ГРУНТА
Взрыв заряда на некоторой глубине внутри грунта, гор-
ной породы, бетона или другого материала может
привести к выбрасыванию части материала и к получению
воронки, глубина которой близка к глубине заложения за-
ряда. Диаметр (ширина) воронки на поверхности может
получиться различным. Чтобы получить воронку заданных
размеров, заряд обычно рассчитывают по формуле, ос-
нованной на опытах, проведенных еще во второй половине
прошлого века известными русскими инженерами-взрыв-
никами Боресковым и Фроловым. Эту формулу можно
написать в таком виде:
С = К (0,4 Л3 + 0,075 D3).
Здесь С — вес заряда ( в килограммах), необходимого
для получения воронки диаметром D метров; h означает
глубину заложения заряда в метрах; К — коэффициент,
зависящий от прочности и плотности взрываемой среды.
Для песка К=0,8, для глины К =1,2, для известняка
К =1,5, для гранита /С=1,7.
41
НАПРАВЛЕННЫЙ ВЫБРОС ВЗРЫВОМ ГРУНТА
И ГОРНЫХ ПОРОД
Воронки при взрыве зарядов, помещенных в грунте,
горной породе, бетоне, получаются потому, что при
расширении взрывных газов некоторая часть среды, окру-
жающей заряд, приобретает такие большие скорости, что
поднимается на значительную высоту и разбрасывается в
стороны. Такое действие взрыва используется при строи-
тельстве каналов, выемок для железнодорожных путей,
при добыче полезных ископаемых — угля, руды и т. д.
Этот же способ издавна применяется и в военном деле при
минно-взрывных работах. Еще в 1552 г. при осаде русски-
ми войсками города Казани была проведена штольня под
одну из главных башен казанского кремля. В штольню
был заложен заряд пороха и произведен взрыв, разрушив-
ший башню, что способствовало успеху осадных работ и
ускорило взятие города русскими войсками.
Несмотря на столь длительную практику, действие
взрыва в грунте до последнего времени не было изучено
в достаточной степени. Взрыв применялся как сила, дей-
ствующая стихийно и способная осуществлять только са-
мые простые работы. Достаточно сказать, например, что
на полезную работу выброса грунта обычно затрачивается
только от одного до пяти процентов громадной энергии,
выделяемой при взрыве. Такое состояние техники взрыв-
ного дела сохранилось до настоящего времени в капита-
листических странах.
Иначе дело обстоит в Советском Союзе. Уже во время
первой и второй пятилеток потребность в повышении про-
изводительности взрывных работ привела советских уче-
ных и инженеров к совершенно новым путям управления
энергией взрыва при выбросе грунта. Оказалось возмож-
ным создать способ направленного выброса грунта взры-
вом.
Сущность направленного выброса грунта достаточно
проста. Рассмотрим, как действует заряд, помещенный на
некоторой глубине в грунте. Выделим для этого в грунте
ряд пирамид, сходящихся вершинами к заряду и выходя-
щих своими основаниями на поверхность земли (см. рис.
13). Чем больше расстояние от заряда до поверхности
грунта, тем больше масса соответствующей пирамиды.
При взрыве давление взрывных газов передается равно-
42
мерно во все стороны. Однако ввиду того, что масса раз-
личных пирамид различна, скорости, сообщаемые им
взрывом, оказываются также неодинаковыми. Наиболь-
шую скорость получает грунт вблизи кратчайшей линии,
Рис. 12. Выброс грунта при взрыве.
идущей от заряда к поверхности. Чем дальше от этой ли-
нии расположен грунт, тем медленнее он двигается. В
первом приближении можно принять, что скорость выбра-
сываемого грунта обратно пропорциональна кубу рас-
стояния от заряда до поверхности земли по соответствую-
щему направлению. Вследствие неравномерного распре-
деления скоростей энергия взрыва также распределяется
в грунте неравномерно. Наибольшее количество энергии
взрыва концентрируется вблизи кратчайшей линии, сое-
диняющей заряд с поверхностью грунта. Эту линию обык-
новенно называют линией наименьшего сопротивления.
Вдоль линии наименьшего сопротивления грунт выбрасы-
вается на наибольшее расстояние (рис. 12 и 13).
43
При горизонтальной поверхности грунта наибольший
выброс идет вверх, что обычно не представляет особенно-
го интереса с практической точки зрения. Если необходи-
Стрелки изображают
скорости выброса
грунта при взрыве
сопротивления (ЛНС)
Рис. 13. Распределение скоростей при взрыве заряда в грунте
(под плоской поверхностью грунта).
мо выбросить грунт по какому-либо иному направлению,
то это можно сделать, только изменив направление линии
наименьшего сопротивления.
Самый простой способ решения такой задачи состоит в
том, чтобы произвести взрыв и получить воронку на отко-
се (рис. 14). Вследствие того, что здесь поверхность
грунта наклонена в определенную сторойу, линия наи-
меньшего сопротивления будет наклонена в ту же сторону
и наиболее сильный выброс грунта произойдет по наклон-
ному направлению. Подбирая величину заряда, можно
бросить грунт в необходимом направлении на большее или
меньшее расстояние.
Этот способ дает возможность устраивать дамбы, пе-
ремычки и плотины на небольших реках. Так как падаю-
щие массы грунта практически мгновенно перекрывают
реку и грунт не уносится водой, то можно перекрывать
самые быстрые реки, что нельзя сделать иным способом
в такой краткий срок.
Однако не всегда имеется откос, наклоненный в нуж-
ную сторону. Тогда необходимо создать его искусственно.
44
Это можно сделать при помощи вспомогательного заряда,
дающего воронку вблизи места, где расположен главный
заряд. Если положение, размер и форма воронки от взры-
ва вспомогательного заряда выбраны правильно, то ли-
Рис. 14. Распределение скоростей при взрыве заряда в грунте
вблизи откоса. Наибольшая скорость выбрасываемого грунта
направлена по линии наименьшего сопротивления.
ния наименьшего сопротивления, идущая от основного за-
ряда, будет направлена в сторону откоса вспомогательной
воронки. Выброс грунта пойдет в основном в эту же сто-
рону (рис. 15). Если взрыв подводный, то вспомогатель-
ный заряд можно взорвать в воде сбоку, после чего дол-
жен быть взорван и основной заряд через такой проме-
жуток времени, пока воронка в воде от предыдущего
взрыва не успела еще сомкнуться.
Направленное действие взрыва и направленный выб-
рос грунта могут быть получены также, если вблизи за-
ряда помещен пустой ящик или имеется какая-либо по-
лость. Основная энергия взрыва направляется в сторону
этой полости (рис. 16).
Это — один из наиболее сильных способов управления
действием взрыва. Сила такого способа видна на следую-
щем примере.
При расчистке русел рек часто приходится путем под-
рыва перерезать различные металлические стержни и
иные детали. Для этого к ним подвязывают заряды взрыв-
45
чатого вещества и подрывают обычным способом. При
взрыве в воде разрушающее действие взрыва усиливается
вследствие того, что заряд окружен водой. Расширение

Грунт
Основной
заряд
Воронна, полученная
при взрыве вспомогатель-
ного заряда
Вспомогательный
заряд
Граница воронни,
получаемой при взрыве
основного заряда
Рис. 15. Направленный выброс грунта в сторону воронки, полученной
при взрыве вспомогательного заряда.
взрывных газов задерживается водой и их давление дей-
ствует более длительное время. Однако разрушение ра-
среды (грунта) при взрыве
Рис. 16. Влияние полости (пустого ящика)
на движение грунта при взрыве. То же самое
получится при взрыве в воде.
стет сравнительно мало, несмотря на значительное усиле-
ние действия взрывных газов. Это происходит потому, что
вода как бы поддерживает разрушаемый взрывом стер-
46
жень (или другую деталь), не дает ему свободно переме-
щаться и поэтому уменьшает степень разрушения, произ-
водимого взрывом.
Чтобы увеличить разрушение, нужно ослабить сопро-
тивление воды действию взрыва. Для этого можно подвя-
зать к стержню против заряда небольшую закрытую пу-
стую жестянку, пустую бутылку или просто не успевший
еще намокнуть кусок дерева. При взрыве жестянка, бу-
тылка или кусок дерева будут мгновенно раздавлены си-
лой взрыва и не смогут удержать от разрушения подры-
ваемый стержень в такой мере, в какой это происходит в
сплошной массе воды. Поэтому разрушения, производи-
мые взрывом, значительно возрастут. Следовательно, мож-
но будет получить необходимые разрушения, применяя
значительно меньше взрывчатого вещества.
Заметно ослабляется также ударная волна, идущая в
окружающую среду, что позволяет производить взрыв-
ные работы сравнительно близко от судов, гидротехниче-
ских сооружений и мостов.
Таким образом, можно утверждать, что расположенные
соответствующим образом выемки или полости в плотных
средах являются отличным средством управления энерги-
ей взрыва и направленным выбросом.
Пойдем еще дальше в усложнении условий опыта.
Можно образовать, например, цепочки из зарядов, взры-
ваемых последовательно. При взрыве первого заряда це-
почки образуется полость в грунте, направляющая выброс
грунта при взрыве следующего заряда. Это дает возмож-
ность бросить грунт на значительное расстояние вдоль ли-
нии цепочки зарядов.
Если расположить цепочки зарядов сходящимися ли-
ниями, то в одном месте при взрывах соберутся значитель-
ные массы грунта. Так можно быстро построить перемыч-
ку и плотину на горной, быстро текущей реке (рис. 17 и 18).
Примером блестящего использования данного способа
является следующий случай. Весной 1948 г. на одной из
горных рек Узбекистана был чрезвычайно сильный паво-
док. Вода прорвалась в оросительные каналы, размыла
холмы, являющиеся водоразделом, и прорвалась в уще-
лье, прегражденное дамбой. Бурный поток грозил снести
дамбу и затопить два районных центра, много селений и
значительные площади ценных хлопковых посевов.
47
Рис. 17. Последовательные моменты подрыва группы из трех
/ — заряды готовы к действию; 2 — первый заряд подорван; 3 — второй
падают в реку;.
48
зарядов для создания плотины направленным взрывом:
заряд подорван; 4 — третий заряд подорван; 5 — массы грунта
о — плотина готова.
49
Несмотря на привлечение к работам большого числа лю-
дей и различных мощных технических средств, скоро стало
ясно, что удержать воду, увеличивая высоту дамбы в уще-
лье путем насыпания грунта, невозможно. Тогда было ре-
Рис. 18. Расположение зарядов в плане при создании плотины на-
правленным взрывом (стрелки показывают направление переброски
грунта взрывами).
шено применить направленный выброс грунта. Благодаря
самоотверженному труду инженеров и подрывников эта
трудная задача была успешно выполнена. При помощи
направленного выброса была создана мощная плотина
высотой 13 метров, на 5 метров выше самого высокого
уровня воды. Поток воды был остановлен и предотвраще-
на возможность катастрофы. Этот случай является образ-
цом умелого применения новой советской взрывной тех*
ники в неожиданных и сложных условиях.
50
КУМУЛЯЦИЯ — СРЕДСТВО ПОЛУЧАТЬ
СВЕРХВЫСОКУЮ КОНЦЕНТРАЦИЮ ЭНЕРГИИ
ВЗРЫВА
Всякая энергия легко и быстро переходит из мест, где
ее концентрация выше, в места, где ее концентрация
ниже. Например, если в стакан налить кипяток, то вскоре
можно заметить, что кипяток охладился, а теплота рас-
пространилась на окружающие тела. Это — общеизвест-
ный закон физики. Было бы совершенно невероятным, ес-
ли бы холодная вода в стакане самопроизвольно нагре-
лась и закипела. Энергия не может самопроизвольно по-
высить свою концентрацию.
Однако в некоторых частных случаях все же оказы-
вается возможным повысить концентрацию энергии. Заме-
чательным примером в этом отношении является особая
форма направленного взрыва, которая называется куму-
ляцией.
Впрочем, кумуляция получается не только при взрыве.
Это широко распространенное явление, на которое, одна-
ко, мы обращаем мало внимания.
Простейший случай кумуляции можно наблюдать хотя
бы при таком простом опыте. Возьмем камень правильной
формы и бросим его отвесно в воду. Камень, входя в водуг
оставляет за собой полость в воде, которая быстро смы-
кается. Вода со всех сторон устремляется к центру поло-
9
Рис. 19. Последовательные формы движения воды при падении
камня в нее (внешний вид).
51
сги. Здесь потоки воды соударяются и резко тормозятся. В
результате возникает высокое давление и под его дейст-
вием выбрасывается вверх струя воды, которая может под-
няться очень высоко, иногда выше места, откуда упал ка-
мень (рис. 19 и 20).
Рис. 20. Последовательные формы движения воды при падении
камня в нее (в разрезе).
Применяя специальные заряды с выемкой (рис. 21),
можно получить соударение движущихся продуктов взры-
ва или металлических масс, приведенных в движение
взрывом.
Кумулятивна?
выемка
Рис. 21. Схема кумулятивного заряда.
При этом получается более или менее ярко выражен-
ное явление гидравлического удара, приводящее к пере-
распределению энергии и к повышению скорости движе-
ния части соударяющихся масс.
Впервые кумулятивные заряды были предложены в ка-
честве вспомогательных детонаторов в 1865 г. капитаном
Д. И. Андриевским. Таким образом, с самого начала куму-
ляция была предложена русским изобретателем для ре-
52
шения практической задачи — обеспечения эффективного
инициирования взрыва. Эта задача была решена успешно.
Оказалось, что при правильном использовании кумуляция
является действительно одним из самых мощных средств
инициирования взрыва.
В Германии кумуляция была обнаружена значительно
позднее. Кроме того, здесь ученые ограничились физиче-
скими опытами, не сумев сделать практических выводов. В
США кумуляцию впервые наблюдали в 1889 г. Американ-
ские ученые сделали еще меньше, чем немецкие. Они опи-
сывали кумуляцию как некоторый непонятный курьез, не
находящий должного объяснения.
Дальнейшее практическое развитие кумулятивные за-
ряды получили после Великой Октябрьской социалисти-
ческой революции в советских инженерных войсках. В
1924 г. была разработана система кумулятивных зарядов
для производства саперных подрывных работ. Эти заря-
ды значительно опередили свое время. В Германии пер-
вые кумулятивные заряды были созданы только в 1936 г.
Во время Великой Отечественной войны особенно
большую роль сыграли советские противотанковые куму-
лятивные авиабомбы, которые впервые были применены
при отражении атак масс фашистских танков на Курской
дуге в 1943 г.
Многое сделано советскими учеными для создания тео-
рии кумуляции и подтверждения этой теории соответст-
вующими опытами.
Кумуляция является могущественным бронебойным
средством. Кумулятивная струя, ударяя о броню, создает
такие высокие давления, что металл сжимается и течет,
как подвижная жидкость. В результате в металле мгно-
венно прокалывается длинное и узкое отверстие. Через не-
го струя врывается в защищаемое броней пространство.
Отдельные частицы, на которые рассеивается струя, не-
сутся через воздух подобно маленьким метеоритам и ин-
тенсивно горят. Они зажигают горючее, взрывают боепри-
пасы, наносят значительные механические разрушения.
Не меньшее значение имеет кумуляция для мирных це-
лей. При помощи кумулятивных зарядов можно проби-
вать отверстия в стенах и перекрытиях, пробивать сква-
жины в твердых горных породах, перерезывать металли-
ческие балки, стержни, листы.
Если рассматривать явление кумуляции подробнее, то
53
получится следующая картина. После взрыва заряда ме-
талл облицовки под действием взрывных газов движется
примерно перпендикулярно поверхности облицовки. Смы-
кание сжимающейся облицовки начинается с ее вершины,
входящей внутрь заряда. Смыкаясь, облицовка образует
массивный стержень.
При этом из сжима-
ющейся о-блицовки
выжимается вперед
по оси выемки тон-
кая струя, идущая с
большой скоростью
(рис. 22). Струя
обычно получает
большую скорость в
своей головной части
и меньшую в хвосте.
В результате струя
растягивается во
время полета, длина
ее увеличивается.
Вместе с этим растет
ее пробивное дей-
ствие.
Рост пробивного
действия происходит
до тех пор, пока ку-
мулятивная струя не
разорвется вследст-
вие сильного растя-
жения на мелкие кус-
ки, которые быстро
сгорают при их стремительном движении через воздух.
При этом, конечно, пробивное действие струи быстро сни-
жается и потом исчезает.
Таким образом, пробивное действие кумулятивной
струи сначала растет, потом, достигнув наибольшей вели-
чины, начинает снижаться и исчезает совсем. Расстояние
от заряда, на котором достигается наибольшее пробивное
действие, называется фокусным расстоянием.
Кумуляция представляет собой могучее средство для
получения весьма высоких скоростей, превосходящих те,
которые можно получить иными средствами, а также ог-
Оболочка кумуля-
тивной выемки в
момент ее сжатия
непосредственно
после взрыва
Кумулятивная струя
Кумулятивный
'"'заряд до
взрыва
Детонатор
Головная часть кумуля-
тивной струи имеет
___ максимальную скорость
j (более 10 км/сек)
Рис. 22. Схема, показывающая, как сжи-
мается металлическая облицовка' куму-
лятивной выемки и как образуется куму-
лятивная струя.
54
ромных давлений, превосходящих при ударе кумулятивной
струи о прочные преграды миллион атмосфер. Это делает
кумуляцию могущественным средством научного исследо-
вания.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Краткое ознакомление со взрывом и его действием пока-
зывает, что при взрыве возникают самые высокие дав-
ления, скорости и температуры, которые достигнуты со-
временной техникой. Взрыв является поэтому очень силь-
ным средством научного исследования. Он позволяет изу-
чать явления при таких сильных воздействиях на вещест-
во, которые раскрывают новые свойства материи и обога-
щают нашу технику способами, значительно повышающи-
ми производительность труда советских людей.
Успешное изучение и практическое применение взрыва
советскими учеными, инженерами и рабочими позволяет
успешно выполнять многие практические и теоретические
задачи.
В Советском Союзе производится большое количество
взрывов для решения самых разнообразных задач мирно-
го строительства. Советские люди изобрели способы при-
менения массовых направленных взрывов для строитель-
ства плотин, дамб, насыпей, для углубления русла рек.
Вместе с тем советские люди успешно применяли
взрыв для уничтожения живой силы и боевой техники
противника во время Великой Отечественной войны.
Высокий уровень нашей науки о взрыве и взрывной
техники безусловно обеспечит и впредь превосходство на-
шего оружия над оружием любого захватчика, который
дерзнул бы нарушить мирный труд нашей великой страны.
В области изучения взрыва и его практического при-
менения советские ученые достигли больших успехов. Не
подлежит сомнению, что в дальнейшем наша наука о
взрыве и взрывная техника достигнут еще больших успе-
хов. Могучая сила взрыва будет полностью поставлена на
службу строительства коммунизма.
----< О >------
55
СОДЕРЖАНИЕ
Стр.
Предисловие...........................................3
Что такое взрыв?......................................6
Краткие сведения о главнейших видах взрывчатых	веществ	.	11
Как происходит взрыв взрывчатого вещества.............13
Инициирование взрыва..................................18
Энергия и мощность взрыва.............................19
Расширение взрывных газов и образование ударной волны в
окружающей заряд среде...............................‘^3
Импульс взрыва........................................31
Удельный импульс взрыва в средах с различной	плотностью	.	35
Разрушающее действие взрыва...........................36
Расчет зарядов при обычных взрывных работах по выбросу
грунта................................................41
Направленный выброс взрывом грунта и горных	пород	...	42
Кумуляция — средство получать сверхвысокую концентрацию
энергии взрыва........................................51
Заключение ...............................................55
Редактор Кокосов Б. В.
Г-05102	Подписано к печати 3 2 54 г	Изд № 4/6948 Зак 838.
Формат бумаги 84>< 1081/за — 0.88 б л. — 2,87 п л 2,781 уч -изд л.
Цена 85 к
7-я типография Управления Военного Издательства
Министерства Обороны Союза ССР
Цена 85 коп.