/
Текст
• МХЯО
VXOdOH
A. STETTBACHER
DIE SCHIESS-UND
SPRENGSTOFFE
ZWEITE vOllig umgearbeitete auflace
VERLAG VON JOHANN AMBROSIUS BARTH
LEIPZIG 1833
А. ШТЕТБАХЕР
V
ПОРОХА И ВЗРЫВЧАТЫЕ
ВЕЩЕСТВА
ПЕРЕВОД СО ВТОРОГО СОВЕРШЕННО
ПЕРЕРАБОТАННОГО НЕМЕЦКОГО
ИЗДАНИЯ 1933 г. ПОД РЕДАКЦИЕЙ
проф. А. В. САПОЖНИКОВА
и
инж. К. М. БЯЛКО
ОНТИ • ГЛАВНАЯ РЕДАКЦИЯ ХИМИЧЕСКОМ ЛИТЕРАТУРЫ
МОСКВА 1936
ХМ-30-5-3
Книга представляет собою руковод-
ство, посвященное в основном описанию
взрывчатых веществ и порохов и техно-
логических способов их получения, а так-
же описанию применения их в самых раз-
нообразных областях. Помимо того
в книге изложены основные вопросы из
теории взрывчатых веществ и довольно
полно представлены методы испытания
и исследования этого важного класса со-
единений. Большое количество библио-
графических ссылок позволяет в каждом
отдельном случае обратиться к перво-
источнику. Книга рассчитана на студен-
тов старших курсов и специалистов, ра-
ботающих в области взрывчатых ве-
ществ.
Отв. редактор К. М. Бялко. Техредактор П. В. Погудкин.
С131Ю в набор 7/П 1935 г. Подписано к печати 14/VII 1936 г.
Формат 62X94Vie- ГРХЛ № 844. Колич. печ. листов 38%.
Учетио-авторских л. 44/2. Договор № 6020. Колич. бум. л. 19%.
Уполн. Главлита № В—40652. Тираж 2500. Печ. зн. в 1 бум. л. 97.600. Заказ №3171'
2-я типогр. ОНТИ им. Евгении Соколовой. Ленинград, пр. Красных Командиров, 2Й.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
Предисловие к русскому изданию.................................... 12
Предисловие ко второму немецкому изданию...........................15
Введение......................................................... 19
Глава первая. Исторический обзор
I. Дымный (черный) порох................................ . . 21
II. Открытия в переходную эпоху алхимии................... . . 24
111. Бризантные взрывчатые вещества........................... ... 71
IV. Бездымные пороха..............................................34
V. Боевые взрывчатые вещества.......................'.............36
Ж
Глава вторая. Общая характеристика взрывчатых веществ
I. Введение .... .................................. 41
II. Основные свойства взрывчатых веществ и их действие.............43
III. Пределы развития силы и энергетические возможности взрывчатых
веществ ...........................................................47
IV. Термохимические основы важнейших взрывчатых веществ .... 51
V. Взрывчатые свойства и химическое строение......................58
1. Химически однородные взрывчатые вещества и механические
взрывчатые смеси............................‘....................—
2. Определенные взрывчатые нитросоединения ароматического ряда . 60
3. Диазосоединения.............................................63
4. Затухание взрывной волны пластичных и желатинообразных
нитроглицериновых взрывчатых веществ .... . . . 64
Глава третья. Основные понятия из теории взрывчатых веществ
I. Взрывчатые и метательные средства . ..........................67
1. Снаряд или ракета? ........................................ 75
2. Воспламенение или начальный импульс.........................77
Взрыв через влияние ..... . .... —-
3. Взрывы на открытом воздухе..................................80
Упругое действие давления..................................—
4. Влияние способа воспламенения на детонацию..................81
5. Бризантность и давление бризантности........................83
6. Искусственные сотрясения почвы посредством взрывов .... 88
П. Скорость детонации..............................................89
1. Экспериментальное определение...............................91
2. Косвенный способ определения скорости детонации по Дотри шу 95
3. Зависимость скорости детонации от свойств взрывчатого ве-
щества .........................................................97
4 Величина и продолжительность пламени взрыва................101
6
Оглавление
III. Развитие явления взрыва.......................................111
1. Вычисление объема газообразных продуктов по реакции взрыв-
чатого разложения................................................—
2. Объем газообразных продуктов в момент взрыва.............112
3. Давление газообразных продуктов взрыва (давление взрыва) . .113
4. Теплота взрывчатого разложения..............................125
Теплота взрыва (горения) при постоянном давлении и постоян-
ном объеме . . '........................................". 129
Определение теплоты взрыва в калориметре . - . . . .132
Анализ газообразных продуктов, образующихся в стальной
камере после взрыва в заключенном в ней свинцовом
цилиндре..................................................133
5. Температура взрыва..........................................134
Вычисление температуры взрыва................................135
Температура взрыва гремучего студня..........................137
Вычисление температуры взрыва пентаэритриттетранитрата . . 140
Количество энергии и работоспособность ..................... 148
Г лава четвертая. Дымный (черный) порох
I. Исходные материалы...........................................152
1. Калиевая селитра (азотнокислый калий)........................—
2. Древесный уголь ...................................153
3. Сера.......................................................155
II. Фабрикация пороха.............................................156
1. Измельчение исходных материалов............................157
2- Смешение компонентов................................... ... —
3. Уплотнение состава...........................................—
4. Прессование порохового состава............................ 160
Б. Зернение.....................................................—
6. Придание зерну круглой формы и полировка (сырая или пред-
варительная) .................................................161
7. Прессованный (призматический) порох................ . • 162
8- Сушка и сортировка........................................ —
9. Укупорка и хранение.......................................163
10- Свойства дымного пороха.....................................
III. Отдельные сорта дымного (черного) пороха и сходные с ним
составы......................................................... - 167
1. Охотничий порох.............................................—
2- Минный порох..............................................168
3. Порох для снаряжения средств воспламенения.................—
4. Пороховые столбики, трубочный порох......................169
5. Составы, сходные с дымным порохом: взрывчатые селитры . - 170
I
Глааа пятая. Кислоты, применяемые для нитрации
1. Азотная кислота...........................................172
2. Серная кислота............................................173
3. Олеум (дымящая серная кислота)............................174
4. Ядовитость кислот.........................................176
5. Мешка кислот............................................ • 177
6. Освежение отработанной кислоты............................178
7. Перекачивание кислот насосами . ..........................179
8. Денитрация. Регенерация кислот ...........................181
9. Металлы и материалы для аппаратуры в производстве взрыв-
чатых веществ ...............................................184
Оглавление
7
Главе шестая. Пироксилин (нитроклетчатка)
1. Клетчатка......................................................188
Требования, предъявляемые к очищенному хлопку.................191
11. К теории образования нитроклетчатки............................192
Высокоазотная нитроклетчатка с содержанием азота до 14% • . 196
111. Производство пироксилина......................................197
1. Старый способ нитрации в горшках........................—
2. Нитрация в центрофугах......................................198
3. Нитрация хлопка в нитраторах по американскому способу . . . 200
4. Английский способ .вытеснения (способ Томсона)..............203
5. Мешка кислот................................................205
6. Промывка и стабилизация . . •...............................206
7. Обезвоживание нитроклетчатки................................209
8. Исследование нитроклетчатки.................................210
9. Прессованный .пироксилин....................................216
IV. Свойства нитроклетчатки.......................................217
Глава седьмая. Нитроглицерин
1. Глицерин.....................................................221
1. Получение нитроглицерина в лаборатории. Пробная нитрация . 222
2. Общие соображения о нитрации и выходах нитроглицерина
в прежнее и в настоящее время...............................224
II. Производство нитроглицерина...................................226
1. Кислотная (нитрующая) смесь.................................228
2. Нитрация.....................................................~~
3. Промывка....................................................232
4. Фильтрация.......................... • 233
5. Последующее разделение......................................—
6. Очистка сточных вод.........................................235
7. Непрерывный процесс производства нитроглицерина, предложен-
ный А. Ш м и д о м -..........................................—
8. Требования, предъявляемые к нитроглицерину..................240
ЯП. Свойства нитроглицерина....................................... —
1. Физические и химические свойства............................—
2. Взрывчатые свойства.........................................243
IV. Низшие глицериннитраты.........................................245
1. Глицериндинитрат...........................................246
2. Глицеринмононитрат.........................................247
3. Монохлоргидриндинитрат......................................—
4. Ацетилдинитроглицерин .... 248
5. Диглицеринтетранитрат.......................................—
6. Нитроизобутилглицеринтринитрат.............................249
V. Прочие взрывчатые эфиры спиртов..............................—
2. Пентаэритриттетранитрат, или нитропентаэритрит (пентрит) . . 254
3. Маннитгексанитрат.........................................261
4. Нитросахар и питрокрахмал.................................263
VI. Другие высокобризантные взрывчатые вещества и смеси .... —
1. Эфиры спиртов и хлорноватой и хлорной кислот................—
2. Циклотриметилентринитрамин, или гексоген ... .... 264
3. Взрывчатые смеси, содержащие двуокись азота...............268
Панкластит............................................... —
4. Смеси тетранитрометана с углеводородами...................271
Глава восьмая. Бездымные пороха
I- Фабрикация бездымных .порохов...............................275
1. Пироксилиновый порох .. .. —
2. Нитроглицериновый порох . ................................. 283
8
Оглавление
3. Стабилизаторы.............................................
II. Свойства бездымных порохов.................................
1. Испытание на стойкость....................................
2. Метательные средства большой мощности.....................295
Порох для дальнобойных орудий...............................—
III. Действие пороха в оружьи....................................300
1. Энергетический и балистический балансы пороха в оружии . . 304
2. Поведение пороха при стрельбе . . - . .... . 305
IV. Пули и снаряды и их действие.................................308
1. Пули (дум-дум, расширяющиеся, разрывные, зажигательные и
трассирующие).................................................—
2. Звук выстрела орудия и звук, производимый снарядом .... 315
3. Унитарные патроны (ружейные и орудийные) .... . . 316
4. Сверхдальнобойное орудие, стрелявшее по Парижу ..... 318
Глава девятая. Нитроглицериновые взрывчатые вещества,
Динамиты
I. Гур динамиты................................................325
II. Гремучий студень . . ............................ 323
1. Приготовление ... ...................................—
2. Свойства..................................................332
3. Применение................................................337
4. Трудно замерзающий гремучий студень.......................338
5. Военный гремучий студень...................................—
III. Желатиндинамиты........................................... . 339
1. Обыкновенный желатиндинамит и пентринит................340
2. «Безопасные» динамиты.....................................348
Глава десятая. Антигризутные взрывчатые вещества
I. Взрывы рудничного газа................................ . 352
11. Фотографирование пламени................................. 356
III. Опытный штрек для испытаний на антигризутность............. 360
Жидкая углекислота как антигризутное в отношении рудничного
газа и угольной пыли взрывчатое вещество (Carbox blasting-
device) .................................................. 365
Глава одиннадцатая. Взрывчатые нитросоединения ароматического
ряда
I. Исходные и промежуточные продукты......................... 367
1. Бензол....................................................368
2. Толуол................................................... —
3. Ксилол................................................... 370
4. Сольвент-нафта............................................ —
5. Нафталин......................................................
6. Фенол (карболовая кислота) ...............................—
7. Анизол....................................................371
8. Крезол..................................................
9. Анилин..................................................
10. Диметиланилин...........................................
II. Нитропроизводные бензола и его гомологов..................
1. Нитробензол........................................ . .
2. Динитробензол.............................................373
3. Тринитробензол ... .................................375
4. -Нитротолуол...............................................376
5. Динитротолуол .................................................
6. Тринитротолуол (тротил, ТНТ)...............................379
Промывка кислого тринитротолуола............................384
Очистка.....................................................388
Сглавление 9
Ректификация растворителя ...................................391
Свойства тринитротолуола ................................... 394
Военные требования, предъявляемые к тринитротолуолу . . . 398
Применение тринитротолуола ................................. 400
7. Нитроксилолы и тринитроксилол...............................401
8. Нитропроизводные сольвент-нафты.............................402
III. Нитронафталины..................................................—
1. Мононитронафталин.............................................—
2. Динитронафталин.............................................403
3. Тринитронафталин.................. - - ..............404
4. Тетранитронафталин..........................................405
IV. Нитропроизводные фенолов и их производных........................—
1. Нитрофенол................................................. —;
2. Динитрофенол................................................406
3. Тринитрофенол (пикриновая кислота)........................407
Лабораторный метод получения пикриновой кислоты..............408
Свойства.............................................. ... 411
Испытание.................................................. 413
Применение.................................................. —
4. Тринитроанизол и тетранитроанизол ..........................414
5. Тетранитрофенол и пентанитрофенол ..........................—
6. Тринитрокрезол (крезилит)...................................415
7. Тринитрорезорцин, или оксипикриновая кислота................-
V. Ароматические нитрамины .... ........................416
1. Пикрамид................................................... —
2. Тринитрофенилметилнитрамин (тетранитромети® 1илин, тетрил) . —
3. Тетранитроанилин.......................................... 4’20
4. Гексанитродифениламин (гексил) .... ...........422
5. Гексанитродифенил......................................... 425
6. Гексанитродифенилоксид (2, 4, 6, 3', 4', б'-гексанитродифеииловый
эфир)........................................................ —
7. Гексанитродифенилсульфид (пикрилсульфид) ...........—
8. Гексанитросульфобензид, или гексанитродифени сльфон . . . -
Глава двенадцатая. Аммиачноселитренные, или безопасные,
взрывчатые вещества
I. Аммиачная селитра, азотнокислый аммоний......................427
Вещества, заменяющие аммиачную селитру. Нитрат гуанидина
и нитрогуанидин .......................................431
II. Производство аммиачноселитренных взрывчатых веществ .... —
1. Подготовка аммиачной селитры...............................432
2. Смешение составных частей..................................434
3. Просеивание (зернение), патронирование и 'парафинирование . . 436
111. Свойства аммиачноселитренных взрывчатых веществ...............439
Глава тринадцатая. Хлоратные взрывчатые вещества (шеддиты)
I. Хлорноватокислый калий и хлорноватокислый натрий..............447
II. Перхлораты................................ .................449
III. Производство хлоратных взрывчатых веществ . 450
Лабораторный способ приготовления шеддита...................
IV. Свойства.......................................................452
V. Перхлоратные взрывчатые вещества .'......................454
Г лава четырнадцатая. Оксиликвитные взрывчатые вещества
(оксиликвиты)
1. Состав оксиликбитных взрывчатых веществ....................458
2. Взрывчатое действие........................................46 ’
3. Применение..................................................465
10
Оглавление
Взрывчатые смеси, составленные из щелочных металлов и галоидо-
производных углеводородов.................................467
Глава пятнадцатая. Инициирующие взрывчатые вещества
I. Гремучая ртуть............... ...............................469
1. Исторические сведения, относящиеся к исследованию строения
гремучей ртути ................................................ —
2. Получение гремучей ртути................................470
3. Свойства...................................................473
II. Азиды................».......................................479
1. Азид натрия............................ ..................180
2. Азид свинца................................................>81
3. Тринитрорезорцинат свинца (тенерес) . 486
.111. Другие инициирующие взрывчатые вещества.....................487
1. Сернистый азот..............................................—
2. Ацетиленистое серебро......................................488
3. Хлорнокислый нитрофенилдиазоний.............................—
4. Органические перекиси . ..........................489
5. Циануртриазид...............................................—
6. Тринитротриазцдобензол.....................................491
7. Тетрацен ................................................ 492
Глава шестнадцатая. Ударные составы и капсюли-воспламенители
1. Ударные составы...........................................495
2. Ружейные капсюли-воспламенители...........................496
3. Капсюли—воспламенители для снарядов................498
4. Фрикционные трубки.................................., . . —
Глава семнадцатая. Капсюли-детонаторы
1. Гремучертутные капсюли-детонаторы........................502
2. Безопасные капсюли-детонаторы, применяемые в шахтах, содер-
жащих рудничные газы.........................................504
3. Азидотетриловые и азидопентритовые капсюли-детонаторы . . 505
4. Электродетонаторы и электрозапалы........................506
5. Детонаторы, промежуточные заряды, инициирующие заряды . .510
6. Испытание капсюлей-детонаторов и детонаторов на инициирую-
щую способность...............................................5Г2
Глава восемнадцатая. Шнуры для воспламенения
1. Обыкновенный медленно горящий шнур ........................516
2. Быстро горящий шнур.......................................518
3. Детонирующий шнур..........................................—
Глава девятнадцатая. Практические способы испытания взрывчатых
веществ
I. Проба Трауцля в свинцовых цилиндрах.........................524
II. Проба по обжатию свинцовых цилиндров........................529
Взрывная проба под водою.....................................532
JII. Испытание посредством балистического маятника и балистической
мортирки....................................................533
.IV. Испытание на копре...........................................536
V. Температура вспышки (температура воспламенения).............539
VI. Уничтожение взрывчатых вешеств .... 542
Глава двадцатая. Взрывные работы
I. Техника взрывания..........................................545
II. Горные взрывные работы.....................................549
III. Прорытие туннелей..........................................553
Оглавление 11
IV. Действие мин................ ............................558
V. Применение взрывчатых веществ в сельском и лесном хозяйствах . 362
VI. Подрывы льда............................................567
VII. Подводные взрывы. Торпедирование........................570
Глава двадцать первая. Артиллерийские снаряды, бомбы и мины
1. Бронебойные снаряды и снаряды с наконечником..........577
2. Бризантные и фугасные снаряды.........................579
3. Шрапнель..............................................582
Расход артиллерийских снарядов во время мировой войны . . 585'
4. Авиационные бомбы......................................—
б. Ручные гранаты, бомбометные и минометные снаряды .... 59
6. Торпеды ...............................................59
7. Морские мины...........................................60
Глава двадцать вторая. Грандиозные взрывы и катастрофы
от взрывов.....................6
Предметный указатель ............................... 6
ПРЕДИСЛОВИЕ К РУССКОМУ ИЗДАНИЮ
Книга А. Штетбахера «Пороха и взрывчатые вещества»
является вторым изданием книги того же 'наименования, появив-
шейся в 1919 г., но значительно расширенным и дополненным
новейшими техническими данными и многочисленными прекрасно
выполненными иллюстрациями, которым автор правильно при-
дает большое практическое значение с точки зрения наглядности
изложения фактического материала.
Автор сам1 отмечает в предисловии, что его книга имеет глав-
ной целью описательную и технологическую стороны в области
порохов и взрывчатых веществ; что же касается теории, то ее
изложение ограничивается самыми необходимыми сведениями,
достаточными лишь для лучшего понимания природы взрывча-
тых веществ и их применения, а также для более ясного пред-
ставления о дальнейшем развитии этой области техники и про-
м ыш ленно сти.
Практическое значение книги Штетбахера повышается
тем, что в ней для всех важнейших взрывчатых веществ дается
детальное описание заводских технологических процессов,
а также описание методов приготовления взрывчатых веществ
в лаборатории.
Значительный интерес для военных специалистов, и в част-
ности для артиллеристов, представляет приведенное автором
краткое описание важнейших явлений, происходящих ;в канале
огнестрельного орудия, а также описание некоторых типичных
образцов артиллерийских снарядов и авиабомб и принадлежно-
стей к ним. В виде особого приложения <в конце книги дается
описание химических средств борьбы — некоторых отравляющих
веществ и противогазов.
Как видно из оглавления, книга содержит:
1. Исторический обзор.
2. Общую характеристику взрывчатых веществ.
3. Основные понятия из теории взрывчатых веществ.
4. Пороха и взрывчатые вещества.
5. Практические способы испытания взрывчатых веществ.
6. Взрывные работы.
7. Артиллерийские снаряды, бомбы и мины.
8. Грандиозные взрывы и катастрофы от взрывов.
На теоретическую часть приходится .всего только 13% объема
книги, на описательную и технологическую — 55%, что в сумме-
Предисловие к русскому изданию
13
с другими частями чисто практического характера дает доста-
точное представление о направлении этой книги.
Теоретическая часть книги по существу дает только изложе-
ние некоторых основных понятий и характеристик без доста-
точно строгой последовательности и системы в распределении
материала. Эта часть книги носит в значительной мере поверх-
ностный характер и ни в коей мере не может считаться доста-
точно точной и исчерпывающей все современные задачи теории
взрывчатых .веществ. Достаточно хорошо .в ней представлены
важнейшие методы испытания и исследования взрывчатых
веществ и самого явления взрыва в наиболее современном
виде.
В описательную технологическую часть книги входят все из-
вестные взрывчатые вещества, имеющие промышленное или воен-
ное значение. При описании каждого отдельного вещества автор
придерживается одной и той же схемы: исходные материалы,
фабрикация, испытания и практическое применение; в последнем
пункте всюду, где это необходимо', тщательно отмечается зна-
чение данного взрывчатого вещества в военной технике. В виде
общего замечания по этой части книги нужно указать, что все
сообщаемые в ней сведения исчерпывающим образом отражают
новейшую журнальную литературу, а также более солидные изда-
ния по этой специальности. Нельзя не упрекнуть автора книги
в излишнем увлечении пе.нтаэр|итритгетранитратом (тэн) и так
называемым пентринитом, которым он придает слишком боль-
шое значение и свойствами которых нередко пользуется в изло-
жении как какими-то стандартными; признавая все практическое
значение этих веществ, в частности тэна, в некоторых специаль-
ных случаях применения их, нельзя разделять полностью увлече-
ния автора книги этими взрывчатыми веществами.
В виде общего вывода можно сказать, что если кни/гу
А. Штетбахера и нельзя рекомендовать в качестве самостоятель-
ного систематического руководства по теории и технологии
взрывчатых веществ, то для всех лиц, работающих в области
порохов и взрывчатых веществ, а также для лиц, желающих
познакомиться с современным состоянием этой специальной
области техники, она может служить прекрасным пособием и
справочной книгой. Приведенные в книге библиографические
указания дают читателю возможность обращаться в нужных слу-
чаях к обширной оригинальной литературе.
Книга снабжена именным и предметным указателями, что зна-
чительно облегчает пользование ею для справок.
Перевод книги выполнили следующие лица:
К. М. Б я л к о — теория взрывчатых веществ, аммиачносе-
Литренные и хлоратные взрывчатые вещества, артиллерийские
снаряды, бомбы и мины,
М. Г. Зиновьев — нитро соединения,
Э. Ю. Мартинсон — динамиты,
14
Предисловие к русскому изданию
И. В. Орлова — исторический обзор, кислоты, азотнокис-
лые эфиры, ОКСИЛИКВЙТЫ,
В. В. X а р и з о м е н о в — пороха,
| О. К. Юрвелин | — инициирующие взрывчатые вещества.,
ударные составы, капсюли-детонаторы, шнуры для воспламене-
ния, взрывные работы.
Проф. А. В. Сапожников
Инж. К. М. Бялко
ПРЕДИСЛОВИЕ КО ВТОРОМУ НЕМЕЦКОМУ ИЗДАНИЮ
Соответственно изменившимся запросам и требованиям вре-
мени предлагаемая читателю книга совершенно переработана и
дополнена. Она написана с точки зрения материалистически
мыслящего химика, и вещества с их свойствами рассматриваются
в ней как чисто физические субстанции, теория же и отвлечен-
ные вопросы затронуты лишь постольку, поскольку они облег-
чают изучение взаимозависимости между явлениями, дают воз-
можность делать сравнения и позволяют предвидеть будущее.
Поэтому экспериментально-химическая часть включает только
новейшую, специально сконструированную аппаратуру. Спо-
собы приготовления важнейших основных и инициирующих
взрывчатых веществ с указанием самых сильных по разруши-
тельному действию1 высокобризантных смесей описаны здесь
впервые, причем в1 каждом отдельном случае в основу положены
либо опыт, либо наблюдения автора. Многие способы в отно-
шении их выполнения могут показаться очень простыми; они и
в самом деле таковы, но лишь для тех, кто работает с необхо-
димым вниманием и знает их; сам автор например даже в труд-
нейших случаях нитрации никогда не пользовался мешалкой, и,
несмотря на это, у него ни разу не -произошло вспышки. Но
неопытным лицам и учащимся прежде всего настойчиво реко-
мендуется избегать всякого рода несерьезных экспериментов со
взрывчатыми веществами: тот, кто не справляется по крайней
мере с основными химическими операциями, должен отказаться
от подобных развлечений, последствием которых является
увечье.
Во всех разделах книги, в которых по характеру изложения
эго оказалось возможным, обращено- особое внимание на нагляд-
ность изложения; даже в таких глубоко теоретических вопро-
сах, которых прежде .избегали касаться, а .именно при рассмотре-
нии давления и температуры взрыва, смутные абстрактные поня-
тия иллюстрируются соответственно подобранными примерами.
Многочисленные фотографические снимки специально поставлен-
ных опытных взрывов дают живую картину разрушительной
мощи гражданских и военных взрывчатых веществ, а некоторые
фотографии, выполненные в темноте, свидетельствуют о жуткой
силе этих наиболее опасных из известных нам химических реак-
ций.
16
Предисловие ко второму немецкому изданию
Равным образом и в прикладной части увеличено число при-
меров из практики; особенно это относится к новому разделу о
подводных взрывах. Опираясь на собственные и на официаль-
ные опыты, удалось разрешить один из важнейших вопросов,
каким является недостаточная восприимчивость динамита к де-
тонации. Особое внимание уделено также вопросам в н у т р е н-
нейбалистики (снаряды и порох) и всем явлениям, связан-
ным с нею; это сделано с целью представить в сжатой форме
командному составу все известное и новое в этой области.
В заключение я выражаю свою благодарность всем предприя-
тиям и официальным учреждениям, оказавшим мне содействие
при составлении настоящего труда — отделению взрывчатых
веществ Государственного химико-технического института в Бер-
лине, Laboratoire central des Poudres и Laboratoire de la Comission
des Substances explosives в Париже, Bureau of Mines в Вашингтоне,
германским, французским, итальянским, английским, польским,
шведским и американским фирмам, ознакомившим автора с со-
временным состоянием техники, Швейцарскому военному депар-
таменту, а также д-ру К. Рубину, директору Швейцарского акц.
о-ва «Шеддит и динамит» и инж. Э. Шейкеру, директору акц.
о-ва «Лонца'верке», любезности которых обязано помещение
в книге некоторых ценных материалов.
д-р Альфред Штетбахер
Цюрих, февраль 1933
ПОРОХА И ВЗРЫВЧАТЫЕ
J й S
- ь»
ВЕЩЕСТВА
ВВЕДЕНИЕ
Дымный (черный) порох — первый из ставших известными
порохов и взрывчатых веществ — является поздним достижением
нашей эры. До этого человек не имел понятия о развитии
силы, которое мы в настоящее время так выразительно назы-
ваем .словом «взрыв». Непонятным и бессмысленным казался бы
ему тот факт, что1 вещество, внешне ничем не отличающееся от
прочих, от одного простого накола острием булавки или воздей-
ствия маленькой искры могло бы внезапно развить разрушитель-
ную силу. Ни древние греки, ни римляне не знали другого
грома, кроме грома, сопровождающего удар молнии, и спокой-
ствие тех минувших времен нарушалось лишь извержением вул-
кана пли падением метеора. Конечно эти явления наблюдались
со страхом; они даже прерывали обычное течение жизни, но
мысль самопроизвольно вызвать молнию и гром считалась бы
тогда сумасбродной и богопротивной. Поражение противника
с далекого, безопасного |расстояния смертоносной пулей или
ядром показалось бы античному воину возмутительной тру-
состью. Однако если бы воины того времени внезапно пере-
неслись в нашу эпоху, то они быстро и основательно освоились
бы с современным оружием, ибо пороха и взрывчатые вещества
являются символом высшей энергии и готовности к действию и
долго еще останутся таковыми.
С исторических времен оружие и военное дело находятся на
уровне современной им техники. От дубины древнего человека;
отравленной стрелы дикаря, меча античного воина и через сред-
невековый порох развитие средств войны приводит к современ-
ной артиллерии, пользующейся бризантными взрывчатыми веще-
ствами, и наконец к боевым химическим веществам.
Сила искусственного взрыва еще долго не достигнет масшта-
бов разрушительных сил природы, и даже катастрофические
взрывы, например величайший в истории взрывчатых веществ
взрыв в Оппау в 1921 г. лишь в очень слабой степени напоминают
извержения вулканов и обвалы гор.
В Оппау взлетел на воздух склад, в котором хранилось 4500 т.
искусственных удобрений (смесь нитрата и сульфата аммония).
Выделившаяся при этом взрыве энергия исчисляется
в 1143 млн. б. кал, что в пересчете на механическую работу со-
ответствует 485 млрд. кгм. Однако эта работа составляет лишь
2*
20
Введение
немного больше 1/80 работы обвала большой горы, а при сра-
внении с еще более мощным выделением энергии при изверже-
нии вулкана она едва достаточна для того, чтобы нагреть кусок
гранита кубической формы с ребром 10 м до 1000° и подбросить
его на высоту в 1000 м. Если человек когда-нибудь сможет
искусственно воспроизводить силу, равную силе землетрясения
или наводнения, то он, надо полагать, будет употреблять ее ра-
зумно и с чувством ответственности по отношению к себе подоб-
ным.
Маловероятно, чтобы взрывчатые вещества, помимо того ис-
пользования, которое они нашли до настоящего времени, были
применены для особенно крупных целей. Все признаки говорят
за то, что в дальнейшем они не будут играть ведущей роли
в мировом энергетическом хозяйстве. Если взрывчатые вещества
рассматривать <с точки зрения абсолютного количества энергии,
то развитие их вскоре достигнет максимума, после чего., начнется
эпоха другой, более совершенной формы энергии, возможно эле-
ктричества, но в иной, доселе еще совершенно неизвестной
форме разряда. Однако еще до этого место снарядов займут
ракеты, обладающие гораздо большей скоростью полета, кото-
рые, подобно метеорам, понесут «газ», «огонь» и «взрыв» во все
уголки земного шара.
ГЛАВА ПЕРВАЯ
ИСТОРИЧЕСКИЙ ОБЗОР
1. Дымный (черный) порох
История пороха теряется во мраке давно минувших веков,
и его изобретение связано с легендами. Не подлежит сомнению,
что порох не был открыт одним лицом; скорее всего, секрет его
состава, еще до того как вообще возникла мысль об использо-
вании движущей силы пороха, за долгое время прошел через
многие руки, пока наконец вследствие какого-нибудь происше-
ствия, может быть случайного, порох стал широко известен.
И с именем человека, который непосредственно столкнулся
с этим случаем или сообщил о нем, стали в дальнейшем связы-
вать факт изобретения пороха.
Так приблизительно можно представить себе «изобретение»
дымного пороха. Ибо ход развития пороха и отсутствие в те
времена химических познаний говорят за то, что подобный
состав ни случайно, ни закономерно не мог быть делом рук
одного человека. Это подтверждают также исторические данные.
Порох происходит вероятно от «греческого огня», который был
изобретен Каллиникосом в; 671 г. и состоял невидимому
из серы, соли, смолы, асфальта и жженой извести. Согласно
новейшим исследованиям Фельдгауза такие смеси выбрасы-
вались под давлением из специальных приспособлений и, сопри-
касаясь с водою, разогревались, причем теплота гашения извести
быстро испаряла часть горючих веществ, которые в смеси с воз-
духом взрывали. Византийские императоры хранили тайну этого
огня и употребляли его на протяжении столетий. Всем таким го-
рючим и дымовым смесям нехватало однако существенной со-
ставной части, а именно селитры, благодаря которой возможно
горение внутри смеси без доступа воздуха.
Сведения о селитре и ее свойстве поддерживать интен-
сивное горение появились впервые в VIII столетии. Но вероятно
лишь в XII или XIII столетии пришли к мысли прибавлять к горю-
чим смесям селитру в целях повышения интенсивности их горе-
ния и затруднения .тушения; по крайней мере из описания войн
XIII столетия можно узнать, что уже в то время применялись
Дефлагрирующие, т. е. самовозгорающиеся омеси.
Так, Марк Грек, грек из Византии, упоминает в своей
22 Исторический обзор
знаменитой книге по пиротехнии «Liber ignium ad comburendos
hostes», написанной около 1250 г., о- чем-то вроде картузных за-
рядов и ракет, которые с большой силой бросали в рады неприя-
теля, вызывая ужас огнем и производимым ими треском.
В 1279 г. египетский чернокнижник Альмарко ясно говорит
о «факелах, обвязанных шнуром, которые производят шум,
подобный страшной молнии, и извергают огонь, все разбивают,
зажигают и испепеляют». Подобное действие может произво-
дить только смесь, содержащая селитру.
К этому времени, приблизительно около 1300 г., и появилась
невидимому мысль, что громоподобную силу взрыва такого фа»
кела можно использовать для метания его самого; и тот, кому
впервые пришла эта идея, должен в известной степени считаться
изобретателем пороха.
Одно из первых доказательств применения такого напоминаю-
щего орудие устройства мы находим в английской живописи
1326 г., между тем как первые достоверные указания о приме-
нении огнестрельного оружия в Германии относятся к 1331 г.
Немецкий бернардинский монах Бертольд по прозванию
Шварц (Черный), который во многих литературных источниках
упоминается как изобретатель пороха, жил позднее; он распро-
странил сведения о метательных свойствах пороха и .работал над
его -применением (около 1388 г.,). Равным образом1 неоднократно
упоминаемый в связи с этим английский доминиканский монах
Роджер Бекон1 хотя и знал еще ранее о существовании по-
роха, но был знаком только со взрывчатыми, а.ие с метатель-
ными свойствами пороха. Он и его современник, ученый Альбер-
тус Магнус, были вероятно первыми западноевропейскими
информаторами по этому вопросу (1257 г.). Правда, несколько
ранее, в 1232 г. —как считают в настоящее время историки — ки-
тайцы будто бы применяли для снаряжения бомб смеси, подоб-
ные дымному пороху, состоявшие из селитры, серы и угля.
«Заводское» производство пороха в то время велось только
вручную. Развитие производства шло медленно и оставалось
вначале секретом оружейных мастеров; пороховые мельницы по-
явились лишь в середине XV столетия. Поэтому сообщения
о том, что уже в 1340 г. в Аугсбурге и в 1344 г. в Шпандау име-
лись пороховые мельницы, являются ошибочными. Не доказано
также, что англичане первые пользовались артиллерией в битве
при Креси в 1346 г. Однако порох—«дело рук дьявола», как
его называли теологи, — был распространен в Европе уже давно,
и -основы военного дела быстро, как бы движимые магической
силой, преображались коренным образом. Неприступные твер-
дыни рыцарства пали под ударами ядер, метавшихся с далеких
расстояний, гордые замки были разрушены, и над развалинами
1 По транскрипции Штетбахера «Roger Васо»; англичане, например
Маршалл (Explosives, т. I, стр. 16, 1917 г.), пишут «Roger Bacon». Мы при-
держиваемся английской транскрипции. Прим. ред.
I. Дымный (черный) порох
23
Рис. 1. Воспламенение заряда
в XVIII столетии (по Н а у к-
г о ф у):
I—направляющий шнур; 2—зажига-
тельная трубка; 3—серный фитиль.
4—оболочка фитиля; 5—забойка; 6—по-
рох.
средневековья занялась заря Возрождения. Сила пороха была
предвестником новой эпохи, оглашаемой грохотом пушек.
В первые столетия своего существования порох носил назва-
ние Knit или Kraut; это название и по 'настоящее время употре-
бляется в некоторых странах1. Kraut и Log равнозначащи «по-
роху и свинцу». Современное название «порох» (Pulver) было
тогда неизвестно; впервые стали говорить о порохе, когда
с прогрессом' производства пороха измельчение и перемешивание
составных частей — пульверизация — стали более тонкими. Это
название сохранилось и тогда,
когда с 1525 г. во Франции на-
чали «зернить» порох.
Подобно открытию пороха, его
усовершенствование также длилось
столетия. Многочисленные опыты
привели постепенно к более це-
лесообразному изменению соста-
ва пороха. Попутно с этим шла
и очистка селитры. Позднее, к кон-
цу XVIII столетия, Бертолле
методически занимался изысканием
наилучшего соотношения компо-
нентов и подошел к современному
составу.
Около трех столетий порох
служил исключительно для воен-^
ных цепей. Самое раннее сообще-
ние о, его промышленном приме-
нении, или, как говорят в на-
стоящее время, о применении в ка-
честве «гражданского» взрывчато-
го вещества, относится к 1627 г.,
когда тирольский горняк Каспар
В е й н д л ь произвел первые
опыты взрыва в одном венгерском руднике. Преимущества
такого способа перед тяжелым трудом до того подкупали, что,
несмотря на прерванные вследствие 30-летней войны культурные
сношения, этот способ стал применяться с 1632 г. в Гарце,
с 1645 г. в' Саксонии и с 1670 г. в Англии. Особенно рано взрыв-
ной метод стал будто бы практиковаться и в Швеции, а именно
в 1635 г. немецкими горнорабочими на серебряных рудниках
в Назафьелле. Вскоре подрывные работы получили широкое
распространение на строительстве дорог и тунне-
лей, как например во Франции при строительстве туннеля
Мальпа в 1679 г. и особенно в Швейцарии в 1696 г., где древняя
Бергинерская тропа была расширена в Альбульскую дорогу.
Например в Швеции и Голландии. Прим. ред.
24
Исторический обзор
а в 1707 г. был взорван Урнерлох у Сен-Готарда. Очевидные
затруднения представляло воспламенение заряда. Вместо совре-
менного бикфордова шнура в то время пользовались или палоч-
ками, обмазанными пороховым тестом, или запалами в виде вы-
сушенных и свернутых в тонкую трубочку бумажных полосок,,
в которые вводился медленно горящий серный фитиль — хлоп-
чатобумажная нить, пропитанная жидкой серой, служившая для
проводки огня. В тех случаях, когда требовались особые меры
предосторожности при взрыве, фитиль поджигали с помощью
горящей трубки, наполненной серой, селитрой и порохом; такую
трубку опускали к шпуру по шнуру из-за надежного прикрытия.
Уже в 1683 г. появляется нечто вроде буровой машины,
благодаря чему применение пороха было значительно облегчено-
и усовершенствовано. Тогдашние шпуры были однако очень
мелки и имели лишь 15—20 да в диаметре. Дальнейшие усовер-
шенствования техники подрывных работ относятся к XIX столе-
тию: в 1804 г. произведено первое электрическое паление X а-
стелем в Коновице (Австрия). Еще раньше, в 1744 г., сотруд-
нику Берлинской академии Лудольфу удалось воспламенить
серный эфир с помощью электрической искры; в 1831 г. Бик-
форд изобрел столь долгожданный зажигательный шнур,
а в 1854 г. Брайтон и Бартлет применили для пуска
буровых машин сжатый воздух.
II. Открытия в переходную эпоху алхимии
Из изложенного видно, что дымный порох более 500 лет был:
единственным известным порохом и взрывчатым веществом.
Даже алхимики XVII столетия, производившие бесконечные
опыты, ,не сумели натолкнуться на новую взрывчатую смесь или
взрывчатое соединение. Единственное исключение составляет
впрочем гремучее золото, которое было открыто, воз-
можно, уже в XV столетии и впервые в 1609 г. упоминается в со-
чинениях алхимика Иоганна Тёль де из Франкенгаузена.
Немецкий монах Базилиус Валентину с, с именем кото-
рого раньше связывали открытие гремучего золота, по послед-
ним исследованиям является мифической личностью; это имя
служило лишь псевдонимом Т ё л ь д е, стремившегося придать-
своим сочинениям оттенок исторической давности и таинствен-
ного происхождения (Ф е л ь д г а у з). С этого времени большин-
ство алхимиков занялось гремучим золотом (Aurum tonitruans);
гремучее золото в отличие от дымного пороха уже тогда явля-
лось представителем того класса взрывчатых веществ, которые
в настоящее время называются бризантными. В последующие
века это вещество и способ его приготовления были снова за-
быты.,
Лишь после того, как были разбиты оковы средневековья и:
химия как наука постепенно начала выходить из тьмы схола-
стики, благодаря открытию новых взрывчатых веществ исключи-
II. Открытия в переходную эпоху алхимии
25
тельной роли пороха удалось положить конец. В связи с откры-
тием хлора Шееле, Бертолле (1748—1822 гг.) открыл
в 1786 г. хлорную кислоту и ее соли. Вскоре он указал на значе-
ние хлората калия (Muriate suroxigene de Potasse) для за-
мены селитры и совместно с де-Б юйо ном приготовил из него
первые взрывчатые вещества. На пороховом заводе в Эссоне
была сделана первая попытка приготовить значительные коли-
чества хлоратного пороха; однако уже в 1788 г. во время осмотра,
завода изобретателем совместно с Лавуазье произошел
взрыв, которым два человека было убито.
В том же году, 24 мая, Бертолле представил Париж-
ской академии наук свое второе сенсационное открытие; это
было черное гремучее серебро, названное его именем
и полученное Бертолле за год до того выпариванием аммиачного-
раствора азотнокислого серебра. С открытием гремучего серебра
мир приобрел второе взрывчатое вещество, обла-
давшее чрезвычайно опасными, «в то время неслыханными свой-
ствами. В том же 1788 г. Баугман открыл пикрино-
вую кислоту, после того как Вульфе, обрабатывая ин-
диго азотной кислотой, еще в 1771 г. получил желтую жидкость,
которая окрашивала полотно и шелк. Г а у с .м а н обратил вни-
мание на характерные свойства полученного таким образом ве-
щества, отметил его горький вкус и кислый характер; однако он
не предвидел, что 100 лет спустя эта желтая масса будет служить
для снаряжения снарядов. В 1799 г. В е л ь т е р, обрабатывая
шелк азотной кислотой, впервые получил чистую кристалличе-
скую пикриновую кислоту; он выделил также ее калиевую соль-
и отметил, что она дает вспышку при нагревании.
К этим открытиям в области взрывчатых веществ в самом
конце столетия присоединилось неожиданное открытие гре-
мучей ртути, сделанное английским алхимиком Го в а р-
д о м. Задавшись целью приготовить «перекисную хлористую*
соль ртути», он подверг взаимодействию три вещества — ртуть,
азотную кислоту и спирт — и при бурном кипении жидкости по-
лучил тяжелый серый кристаллический порошок, который от
удара и пламени взрывал с ни с чем не сравнимой силой; это*
была гремучая ртуть. С открытием гремучей ртути химия овла-
дела наконец настоящим взрывчатым веществом, во всех отно-
шениях значительно превосходившим дымный порох1.
Судя по различным сообщениям, очень вероятно, что гре-
1 Штетбахер не указывает источника, из которого он заимствовал выра-
жение «iiberoxydiertsalzsaures Quecksilber», буквально переведенное на рус-
ский язык как «перекисная хлористая соль ртути»; выражение непонятно.
Согласно литературным первоисточникам, Philos. Transact, of the Royal Soc. of
London 90, I, 204 (1800) и др., обстоятельства, при которых была открыта
гремучая ртуть, таковы. Говард хотел получить хлористую ртуть. По по-
нятиям того времени всякая кислота, в том числе и соляная, должна бы со-
держать водород и кислород и на этом основании хлор считался кислород-
ным соединением (простым телом он признан Деви только в 1810 г.); еле-
26
Исторический обзор
мучая ртуть .уже значительно раньше (в 1660 г.) была получена
голландским алхимиком по фамилии Дреббель .при приго-
товлении «ртутной эссенции», которая в то время находила себе
применение в качестве важного лекарственного средства против
.новой болезни—сифилиса. Дреббель знал также и о грему-
чем золоте, которое К р о л л ь упоминает в своем сочинении
«Basilica chimica» (1608 г.) под названием Aurum fulminans.
Вскоре после открытия Говарда (1799 г.) Б ipy-н ь я те л л и
в 1802 г. получил совершенно таким же путем гремучее се-
ребро, которое по своим опасным свойствам превосходило
ртутное соединение.
Шум, который (произвели эти вещества в ученом мире, по-
дал повод Бертолле также заняться ими. Уже в 1815 г.
изучение гремучей .ртути продвинулось настолько далеко, что
ее смогли применить в качестве ударного состава в капсю-
лях. Не успел утихнуть шум, вызванный открытием Говарда, как
в 1811 г. распространилось известие о новом жутком по своей
силе взрывчатом веществе; открытие стоило изобретателю глаза
и трех пальцев: это было «взрывчатое масло Д ю л о н г а», тяже-
лая жидкость от желтого до коричневого' цвета, оказавшаяся
впоследствии хлористым азотом и обогатившая химию
одним из опаснейших соединений. В 1829 г„ Серюлля полу-
чил еще более чувствительный иодистый азот, а в 1837 г.
Субейран открыл сильно взрывчатый, но стойкий сер-
нистый а зот великолепного оранжевого цвета.
Между тем ни попытка применения хлоратного пороха, ни
использование гремучей ртути для воспламенения пороха не сде-
лали нового вклада в технику взрывчатых веществ. Дымный по-
рох неоспоримо господствовал попрежнему; более того, изобре-
тенный Бикфордом в 1831 г. шнур вызвал новый гро-
мадный подъем в (промышленном применении дымного пороха.
Лишь после того, как мощный прогресс, являвшийся результа-
том развития теоретической химии, привел к получению взрыв-
чатых соединений путем непосредственного действия азотной
кислоты на органические вещества, могли появиться новые тех-
нические перспективы.
Первые попытки этого рода принадлежат французскому хи-
довательно из водорода и кислорода через посредство третьего тела можно
было получить соляную кислоту, а'затем хлористую ртуть. На этом основа-
нии Говард взял в качестве водородистого соединения винный спирт, сме-
шал его не со ртутью, как сказано у Штетбахера, а с красной окисью ртути
(кислородсодержащее соединение) и подействовал на эту смесь азотной
кислотой. В результате бурной реакции между указанными веществами
образовалась гремучая ртуть, которую Говард считал соединением «эфир-
ного селитренного газа» (nitrous etherized, современный этилнитрит) со ща-
велевокислой ртутью и кислородом. Бертолле, Biblioth. Britannique 2, 18,
250 (1801) Bulletin des sciences de la Soc. philomath. Ns 56, на основании своих
исследований, считал, что гремучая ртуть состоит из «сильно окисленной»
ртути, как это имеет место в сублимате аммиака и какого-то органического
вещества, но не щавелевой кислоты. Прим. ред.
III. Бризантные взрывчатые вещества
27
Мику Б рак окно, который в 1832 и 1833 гг. занимался иссле-
дованием действия концентрированной азотной кислоты на крах-
мал, сахар, древесину и пр. и при этом получал легкогорючие
вещества, которые он назвал ксилоидинами. Пелуз про-
должил те же опыты в. 1838 г. в Рариже, но ни он, ,ни его пред-
шественник не дали взрывной технике каких-либо практических
результатов.
Тем временем нитрование органических веществ становилось
все более распространенным и общеупотребительным процессом.
В 1834 г. Мит ч ер лих получил нитробензол, в 1835 г. был
получен нитронафталин, а в 1843 г. Лоран впервые синтети-
чески приготовил .пикриновую кислоту из фенола и азотной кис-
лоты. Было вполне естественно испытать действие азотной кис-
лоты на всевозможные другие вещества, чтобы таким образом
получить особые соединения, в которых азотная кислота явля-
лась бы уже не механической примесью в форме селитры, как
например в дымном порохе, а вела бы к образованию таких хи-
мически однородных веществ, молекулы которых способны к со-
вершенному внутреннему горению. Так .подошел 1846 г.,
когда почти одновременно были открыты два первые мощные
бризантные взрывчатые вещества: нитрогли-
церин и ‘пироксилин.
у
III. Бризантные взрывчатые вещества
Нитроглицерин был открыт в'1846 г. итальянцем Аскан ио
Собреро (1812—1888 гг.) в Турине. Будучи ассистентом зна-
менитого Пелуза, он занимался нитрованием, а затем в качестве
профессора химии самостоятельно работал в области «гремучих
веществ». Первое сообщение о нитроглицерине, названном им
пирог л и церином, помещено ib журнале «L’Institut» от
15 февраля 1847 г.; в этом сообщении были уже описаны важ-
нейшие данные о приготовлении нитроглицерина, а также наи-
более важные его свойства. Собреро сознавал значение своего
открытия и не преминул рекомендовать открытую им взрывча-
тую жидкость для 'применения в технике. Однако трудности и
опасность технического производства считались тогда настолько
серьезными, что изобретатель жидкого нитроглицерина отдал
предпочтение своему открытому несколько лет позднее твердому
ни тр о м алии ту, не добившись однако и в этом случае прак-
тического результата. Первые 200 г нитроглицерина, полученного
Собреро, до сих пор хранятся как достопримечательность на ста-
рейшем итальянском динамитном заводе в Авильяна, близ Ту-
рина; там же в честь Собреро воздвигнут скромный памятник.
В то время как для скрытой энергии нитроглицерина не уда-
валось найти применения, этим .'веществом .под названием г л о-
иоин завладела медицина, и оно вышло в большинство совре-
менных фармакопей в качестве средства от головокружения и
28
Исторический обзор
сердечных болезней. Только 20 лет спустя, (преодолев (невыра-
зимо большие .препятствия, благодаря непреклонной энергии
одного молодого человека удалось превратить забытый нитро-
глицерин -во всемирно известное взрывчатое вещество.
Этим человеком был швед Альфред Нобель, а его
взрывчатым веществом — динамит.
Альфред Нобель (произносится Нобель) (происходил
из старинной шведской крестьянской семьи и родился 31 октября
1833 г. в Стокгольме; он был третьим из четырех своих братьев.
Бго отец Эммануил Нобель (1801—1872 гг.) был сам
изобретателем и работал в частности в области взрывчатых ве-
ществ. В 1859—1861 гг. Нобель и его отец занимались открытым
Собреро нитроглицерином и .пришли к убеждению, что это веще-
ство станет взрывчатым веществом будущего. Они усовершен-
ствовали процесс получения нитроглицерина, ранее называвше-
гося «пироглицерином», затем «глоноиновым маслом» и позже
«взрывчатым маслом Нобеля». Уже в 1862 г. Нобелю посчастли-
вилось взорвать смесь пороха и нитроглицерина под водой. Не-
большая ссора с отцом, который считал себя изобретателем
смеси, была улажена, и патент был присвоен сыну. Это новое
взрывчатое вещество стало изготовляться для продажи на фа-
брике отца в Геленеборге, около Стокгольма; однако уже осенью
1864 г. произошел взрыв, во время которого был убит младший
брат Нобеля и один сотрудник-химик. После этого Нобель про-
должал опыты на пароходе, стоявшем на якоре на Меларском
озере, и, после того как ему на основе практических успехов
удалось найти финансовую поддержку, в Крюммеле, у Гамбурга,
в 1865 г. был основан завод Alfred Nobel & Cie, из которого вырос
современный завод о-ва «Динамит». В этом и следующем году
мы видим Нобеля, занятого публичным демонстрированием под-
рывов, выступающего с докладами, доказывающего в журналах
и проспектах преимущества своего «патентованного взрывчатого
масла» по сравнению с дымным порохом. Он энергично пере-
ходит затем к основанию обществ и заводов для реализации
своих патентов. Уже в 1865 г. был построен второй завод в Вин-
тервикене, близ Стокгольма, в 1866 г. — в Норвегии, в 1868 г.—
в Калифорнии и в Замки, близ Праги. С этих пор производство
нитроглицерина распространяется все более и более; кроме су-
ществовавших заводов в ближайшие 5 лет были построены еще
десять: в 1870 г. — в Ганге (Финляндия): в 1871 г. — в Ардире
(Шотландия) и в Полилле (Франция); в 1872 г. — в Шлебуше
(около Кёльна) и в Бильбао (Испания); в 1873 г. — в Нью-Йорке,
в Ислетене (Швейцария), в Авильяна (около Турина), в Тра-
фальде (около Лиссабона) и в Прессбурге (Венгрия).
В первые годы призводства нитроглицерина Нобель применял
его в жидком виде, непосредственно заливая в шпур, или же
в случае горизонтально или наклонно расположенных шпуров
заключал в специальный закрытый пробкой патрон, вводив-
III. Бризантные взрывчатые вещества
29
Рис. 2. Ни-
троглицери -
новый пат-
рон с запа-
лом из ды-
много поро-
ха:
1— зажигатель-
ный шнур;
2— деревянная
колодка; 3—
дымный порох;
4—пробка;
б—нитроглице-
рин.
-2
3
4
шийся в шпур. Первоначально особые затруднения заключались
в том, чтобы безопасно и нацело взорвать нитроглицерин. Но
даже и тут Нобель скоро оказался изобретателем. Он сконструи-
ровал так называемый патентованный запал, который
содержал сначала дымный порох, затем порох и гремучую
ртуть и наконец одну гремучую ртуть. Одна из первых кон-
струкций такого рода, относящаяся в 1864 г., показана на
рис. 2. После многочисленных изменений Нобель пришел к сча-
стливой мысли заменить инертный дымный порох
более интенсивно гремучей ртутью, с тем
чтобы усилить начальный импульс, так называемое
инициирование. Для этой цели он воспользовал-
ся употреблявшимся еще с 1815 г. ружейным кап-
сюлем, усилил его' заряд и сконструировал из него
гремучертутный
описанный им впервые
патенте 1345.
С появлением этого
факта, что посредством
инициирующего заряда
церина, пироксилина и многих других веществ мо-
жет быть возбуждена по желанию, благодаря
Нобелю стало возможно применение бризант-
ных взрывчатых веществ и тем самым
достигнуты величайшие успехи со времени введения
дымного пороха.
Применение жидкого взрывчатого вещества,
к а п сю л ь-д етонатор,
7 мая 1867 г. в английском
изобретения и открытием
гремучей ртути 'в качестве
взрывчатая сила нитрогли-
•5
каким является нитроглицерин, представляет для
подрывных работ, а также для транспорта и для
хранения большие неудобства. В целях пони-
жения чувствительности нитроглицерина к удару
и толчку Нобель еще ранее пытался раство-
рять его в метиловом спирте и затем вы-
делять его из раствора путем добавления воды.
Однако этот способ оказался слишком громозд-
ким, и Нобель пытался превратить нитроглицерин
путем смешения с твердыми веществами в масля-
нистую вязкую массу, способную принимать форму
патрона. Эту задачу ему и удалось довольно удачно разре-
шить в 1867 г. путем применения кизельгура, чрезвычайно
пористой инфузорной земли, которая в сухом виде легко адсор-
бирует до 75% нитроглицерина. Такую вязкую пластичную
массу Нобель назвал динамитом, что должно было отра-
зить необычайную мощь, присущую этому веществу, которому
ничто не может противостоять. Это название было пе-
вещ СеН° И НЭ ВСе ПОЗДНейшие нитроглицериновые взрывчатые
Гур динамит имел все же еще некоторые недостатки: прежде
30
Исторический обзор
всего, нитроглицерин из него легко извлекался водой, и кроме
того 25% содержащегося в нем кизельгура составляли негорю-
чую часть, которая ме участвовала во взрыве и помимо того
поглощала часть освобождающейся энергии в виде тепла. По-
этому необходимо было найти активное вещество, которое само
участвовало бы во взрыве. Соревнуясь со многими другими хи-
миками, Нобель после многих тщетных попыток открыл наконец
в 1875 г., что нитроглицерин при добавлении 7—8% нитроклет-
чатки превращается в пластичную, подобную резине, массу,
которая удерживает нитроглицерин даже под водой и соединяет
в себе почти все свойства идеального взрывчатого вещества. Эта
вязкая, эластичная, полупрозрачная желатина желтого цвета
была названа Нобелем гремучим студнем. Открытием этого
мощного состава было получено взрывчатое вещество, не пре-
взойденное по своей работоспособности и по настоящее время,
почти незаменимое в строительстве туннелей.
Нобель дал кроме того столь же много обещавший вариант
этого выдающегося открытия в форме так называемого жела-
тинированного масла — вязкой желатины, которая содержала
только 3—4% коллодионного хлопка и была в состоянии погло-
щать до 60—70% посторонних веществ; желатина стала осно-
вой целого класса пластичных взрывчатых веществ, которые под
названием ж е л а т и н дин а м и т о в нашли широчайшее распро-
странение. Особо следует упомянуть э к с пр а дин ,а м мт, ко-
торый Нобель получил в 1879 г. .прибавлением аммиачной се-
литры к 70% желатинированного нитроглицерина, после того
как шведы О л ь с о н и Н о р б и н открыли аммиачное е-
лигреиные взрывчатые вещества. Эти исследова-
тели, исходя из теоретических предпосылок, предложили смесь
аммиачной селитры и угля (вместе с другими углеродистыми ве-
ществами) и в 1867 г. запатентовали ее под названием Ammo-
niakkrut («аммиачный порох»). Это вещество рассматривается
как прообраз позднейших безопасных взрывчатых веществ.
Нобель оказался достаточно дальновидным, чтобы оценить
значение, которое могла иметь подобная смесь, и купил у своих
соотечественников этот патент, после чего дал комбинацию
в виде прекрасных _аммонжелатиндинамитов. На этой
значительно более жизнеспособной основе началось составле-
ние ряда взрывчатых веществ, которые в качестве 1б е з о и а с-
и ы х в о б р а щ е н и и ив качестве антигризутных веществ при-
обретали все возрастающее значение.
Между тем назрело уже новое требование к взрывчатым ве-
ществам, исходившее от каменноугольной промышленности: во-
прос шел об а « т и г р и з у т н о с т и, т. е. о способности
взрывчатого вещества воспламенять или не воспламенять при его
взрыве в шпуре каменноугольную пыль и взрывчатые смеси руд-
ничного газа. Стало известно, что многие несчастные случаи от
взрыва .рудничного газа в угольных копях являются следствием
III. Бризантные взрывчатые вещества ЗГ
производства подрывных работ и в частности результатом высо-
кой температуры пламени взрыва; были образованы государ-
ственные анти гр и з у т.н ы е комиссии (Франция — 1877 г.,
Англия и Бельгия — 1879 г., Германия — 1880 г.), которые при-
ступили к теоретическим и практическим исследованиям в этой
области и на основании опытных данных установили совершенно-
определенные нормы антигризутности взрывчатого
вещества. Практическим следствием этих новых норм было
производство эк стр а дин ам и т а Нобеля, состоящего из
70—80% аммиачной селитры, 12—30% желатинированного нитро-
глицерина, и сходного по составу гризутина, потребление-
которого сильно возросло во Франции и Бельгии. От этих анти-
призутных желатиндинамитов Нобеля 'берут свое начало появив-
шиеся впоследствии карбониты и в ат тер динамиты,
между тем как в 1884 г. во Франции в качестве взрывчатых ве-
ществ нежелатинированного типа употреблялись антигризутные
«взрывчатые вещества Ф а в ь е», содержавшие около 90% амми-
ачной селитры и 10% нитронафталина.
Своеобразное, хотя и временное значение приобрели с 1873 г.
взрывчатые вещества Шпренг ел я. Они составлялись из дьг
мящей азотной кислоты и предварительно пронитрованного угле-
водорода, например нитробензола, которые смешивались на месте-
потребления. Несмотря на безопасность изготовления и обраще-
ния и большую взрывчатую силу, эти чрезвычайно едкие смеси
могли иметь, понятно, только теоретический интерес. Не боль-
ший успех имела замена азотной кислоты хлоратом калия: пори-
стые лепешки или кубики из этой соли пропитывались горючими
жидкостями, например нитробензолом или сероуглеродом. Ра-
боты Шпренгеля оказали однако чрезвычайно плодотворное
влияние на промышленность того времени, и его продукты
являются предшественниками позднейших хлоратных и
перхлоратных взрывчатых веществ.
Пример того, как Шпренгель сумел благодаря своей настой-
чивости расположить общественное мнение в пользу своих «не-
возможных» взрывчатых веществ, подал в 1879—1880 гг. Гель-
г о ф у мысль запатентовать смесь 1 ч. динитробензола в 1% ч.
дымящей азотной кислоты; эта масса, залитая в стеклянные со-
суды, должна была служить для снаряжения снарядов. Руково-
дясь подобными же, но более практичными соображениями,
Тюр пен в 1881 г. пытался заменить азотную кислоту менее-
агрессивной, но более летучей жидкой двуокисью азота. Однако
ни смесь с нитробензолом, ни смесь с сероуглеродом — пан-
класт и т Тюр пена — не были приняты французским воен-
ным министерством; и только лишь 35 лет спустя, в разгар миро-
вой войны, Тюрпен -стал свидетелем возрождения его забытых
взрывчатых смесей для снаряжения смертоносных авиационных
бомб.
Нобелевские взрывчатые вещества быстро распространились,
32
Исторический обзор
.и их потребление увеличивалось из года в год: в то время как
в 1867 г. было продано только 11 г динамита, потребность
в 1874 г. достигла 3120 т. Гремучий студень впервые был приме-
нен при постройке Сен-Готардского туннеля и дал отличные ре-
зультаты.
Зато как боевые взрывчатые вещества нитроглицериновые
.препараты, за исключением временно состоявшего на вооруже-
нии в Австрии1 камфорированного гремучего студня, не
имели никакого успеха. Это объясняется их чувствительностью,
а также тем фактом, что в результате старения их бризантность
уменьшается; наконец не последнее значение имело то обстоя-
тельство, что у нитроглицерина появился сильный конкурент,
который непосредственно после своего открытия стал при-
меняться для чисто военных целей и имел за плечами солидную
производственную практику уже тогда, когда Нобель только что
приступал к работе над забытым нитроглицерином Собреро.
Речь идет о пироксилине или нитроклетчатке.
Пироксилин был открыт в начале 1846 г. Шёнбейном
(1799—1868 гг.) .в Базеле. Работая над активным кислородом,
Шёнбейн, действуя смесью концентрированной серной и азотной
кислот на вату, получил препарат, который из-за его взрывчатых
свойств Шёнбейн назвал пироксилином. Занимаясь аналогич-
ными исследованиями, Б ё т х е р во Франкфурте-на-Майне не-
сколькими неделями позже, также получил пироксилин, и оба
исследователя вскоре объединились, чтобы сообща реализовать
свое открытие. В том же году они заключили соглашение с ан-
глийской фирмой Галлацд в Фавершаме, которая рядом со сво-
ими пороховыми заводами построила пироксилиновый завод. Но
уже в июле 1847 г. вдесь произошел опустошительный взрыв,
уничтоживший всю установку, причем были убиты 21 чел. Это
потрясающее происшествие, наряду с которым бледнели не-
счастные случаи с дымным порохом, заставило содрогнуться от
жуткой силы бризантных взрывчатых веществ весь мир. Подоб-
ные же несчастные случаи имели место, на французских заводах
.в Буше и Бенсене в 1848 г. Отголоски этих жутких происше-
ствий прокатились по всей Европе и вызвали прекращение про-
изводства пироксилина.
Владельцы первоначально хранившихся в тайне способов
производства склоняли Германский союз к покупке нового
взрывчатого средства. Переговоры однако не увенчались успе-
хом, несмотря на благоприятный отзыв Либиха. Зато Австрия
купила способ, и благодаря трудам австрийского артиллерий-
ского офицера Ленка пироксилин вскоре стал изготовляться
•в большом количестве. Но два имевших место сильных взрыва
свели на-нет благоприятные вначале результаты: в 1862 г. раз-
рушило взрывом, напоминавшим землетрясение, производство
1 И России. Прим. ред.
III. Бризантные взрывчатые вещества
33
в Гиртенберге, а в 1865 г. взлетел на воздух завод в Штейн-
фельд-Гаиде.
Несчастные случаи происходили из-за недостаточной про-
мывки и последующего саморазложения нитроцеллюлозы при
хранении. Ленк уделял большое внимание тщательной от-
мывке пироксилина от остатков кислоты; пироксилин в тече-
ние 14 дней промывался водой, затем кипятился с мыльной водой
и наконец обрабатывался жидким стеклом. Но и такая обработка
не давала стабильного продукта; для этого требовалось измель-
чение волокна. В 1865 г. английский химик Эбль1, который
изучал способ производства Ленка, ввел в производство пиро-
ксилина процесс измельчения волокна с помощью машин, служив-
ших раньше для тончайшего измельчения хлопчатобумажного
тряпья. Для того чтобы сделать мезгу пригодной для взрывных
целей, он прессовал ее на гидравлическом прессе и таким обращ-
аем получал прессованный пироксилин. Одновременно
Эбль ввел метод контроля пироксилина, основанный на опреде-
лении небольших количеств азотистой кислоты (проба
Э б л я), и этим положил начало производству 'пироксилина,
которое с небольшими изменениями сохранилось до настоящего
времени.
Надежда Ш ё н б е й и а, что пироксилин в один прекрасней
день заменит дымный порох (письмо Фарадею ют 25 августа
1846 г.), заставила себя долго ждать: нитроцеллюлоза пока что
нашла себе применение только в качестве взрывчатого -вещества,
и притом в .сухом 'прессованном виде. В 1869 г. ассистент Эбля
Броун нашел, что и влажный пироксилин взрывает, если
его воспламенить с помощью дополнительного заряда сухого
пироксилина и гремучей ртути. Этим пироксилину было дано
довольно . широкое распространение, впрочем только для воен-
ных целей (заряды для торпед м мин).
В то время как в Австрии производство пироксилина в 1865 г.
было запрещено, в Англии под руководством Эбля работали
два завода: один в Стоумаркете и другой в Уэлтем-Аббей, изго-.
ловившие в 1872 г. приблизительно 250 т пироксилина. В Германии
производство пироксилина в больших количествах впервые воз-
никло в 1884 г. на пороховом заводе Ганау.
Наряду с пироксилином начала приобретать постепенно все
большее и большее значение низконитрованная целлюлоза, так
называемый коллодионный хлопок. Еще Ш ё .н б е й н нашел,
что в зависимости от условий реакции (можно получить пирок-
силин совершенно 'нерастворимый, частично растворимый и пол-
’ Frederick Abel родился в Германии, но вся его деятельность
протекала в Англии. Этой двойственностью, невидимому, и объясняется
неустойчивость русской транскрипции его фамилии (Абель и Эбль). В рус-
ской химической литературе утвердился, правда, термин «проба Абеля»;
тем не менее в этой книге переводчики придерживались транскрипции
Э б л ь. Прим. ред.
3 Зак. 3171. Штетбахер.
34
Исторический обзор
ностью растворимый в спирто-эфирной .смеси. Этот раствори-
мый пироксилин явился впоследствии исходным продуктом для
производства совершенно нового сорта метательных средств —
бездымных порохов.
IV. Бездымные пороха
Первоначально спирто-эфирные растворы нитроклетчатки
употреблялись в качестве лечебного средства .при ранениях под
названием Liquor sulfurico-aethereus constringens; позднее их стали
называть коллодием. В 1850 г. стала известна пригодность
коллодия для производства фотографических пластинок, что в
дальнейшем привело к производству искусственного шелка, цел-
лулоида и других искусственных продуктов.
Неожиданно большое значение нитроклетчатка приобрела
с lex пор, как Нобель в 1875 г. открыл ее раствори-
мость и способность набухать в нитроглице-
рин е и благодаря этому получил гремучий студень, явившийся
основой позднейших желатинированных взрывча-
тых .веществ и коллоидных бездымных порохов.
Однако лишь в 1884 г.1 заветная мечта Шён бей на-—превра-
тить пироксилин .в пригодный для метания снарядов порох, —
нашла свое осуществление во французском ленточном порохе
Вье ля (1854—1934 гг.). Хотя базельский изобретатель и не до-
жил до триумфа пироксилинового пороха, однако он ясно
представлял себе все значение этого химического соединения
и первый понял, что оно относится к числу веществ, способных
произвести переворот в военном деле; эта заслуга навсегда
останется связанной с его именем.
С развитием артиллерии и введением нарезных орудий (в Гер-
мании в 1861 г.) требования к старому дымному пороху возра-
стали все больше и больше. Усилия соответствующей отрасли
промышленности еще раз удержали дымный порох на высоте
его могущества^ сохранявшегося за ним в течение столетий. На-
чавшиеся энергичные исследования привели к появлению приз-
матического пороха: в 1862 г. в Америке появился маммут-
порох, в 1882 г. в Германии — бурый призматический порох для
орудий. Однако все эти успехи не удовлетворяли повелительным
требованиям совершенствовавшейся техники стрельбы.
Проблема пороха носилась, так сказать, в воздухе, особенно
потому, что еще раньше производились испытания с другими
сортами пироксилинового пороха. Уже в 1858 т. в Пруссии было
изготовлено 1200 пехотных патронов с пироксилиновым зарядом,
а в 1859 г. Австрия смогла вывести в поле большое число бата-
рей, имевших пироксилиновые заряды. Однако новые пороха
действовали слишком интенсивно, слишком бурно. Тем же недо-
статком обладал и «желтый порох» Шульце, изготовленный
в 1864 г. из чистой нитрованной древесной целлюлозы. Лишь
1 В оригинале 1886 г., что неточно. Прин. ред.
IV. Бездымные пороха
35
тогда, когда развитие целлулоидной промышленности (с 1869 г.)
показало, что большая скорость горения нитроклетчатки может
быть значительно понижена и поддается регулированию раство-
рителем, эти устремления получили надежную основу для даль-
нейшего развития. В 1882 г. англичане Рейд и Джонсон
приготовили частично желатинированный пироксилиновый охот-
ничий порох. Затем, в 1884 г. появился изобретенный Дуттен-
гофером в Ротвейле полностью желатинированный зерненый
порох. Наконец в 1888 г. Нобель противопоставил чистому
пироксилиновому пороху Вьеля свой нитроглицери-
новый порох, впоследстии названный балиститом, произведя
желатинизацию равных частей нитроглицерина и пироксилина.
В следующем 1889 г. на пороховых заводах в Ганау и Шпандау
началось массовое производство немецкого пироксилинового
бездымного винтовочного пороха.
Патенту Нобеля на балистит (1888 г.) предшествовали
многолетние исследования и опыты. Открытие, что два самые
сильные'взрывчатые вещества можно смешать в такой пропор-
ции, что получается медленно горящая масса, пригодная для
целей метания, было столь изумительно, что . вначале вызвало
недоверие и было принято с величайшим удивлением. Как раз
в этом открытии Нобель показал себя снова гениальным изобре-
тателем, сумев соединить два всем известные вещества в третье,
которого никто не мог предвидеть.
Этим нововведением, произведшим переворот в вооружениях,
Нобель закончил свою деятельность изобретателя в области
взрывной техники. Общее число заявленных им патентов до-
стигло 355. В 1891 г., после 18 лет жизни в Париже, далекий от
сплетен, возникших в результате соперничества с пироксилино-
вым порохом, незадолго до этого изобретенным В ье ле м, Но-
бель переезжает в Сан-Ремо, чтобы посвятить себя научным
изысканиям и разрешению новых промышленных проблем.
Здесь он в 1894 г. пережил последнее тяжелое разочарование,
выразившееся в приговоре английского суда по делу о кордите,
лишившем Нобеля приоритета и плодов открытия им балли-
стита.
10 декабря 1896 г. от болезни сердца преждевременно прерва-
лась неутомимая жизнь Нобеля *.
1 Культ Альфреда Нобеля в Скандинавских странах, в Германии и не-
которых других странах имеет необыкновенно широкое распространение.
В труде Штетбахера он отражается несколько мягче, изящнее, чем у других
ученых, например Каста, но тем не менее сильна Русскому читателю, при
рассмотрении бездымных порохов, представляется односторонним такое пре-
возношение Альфреда Нобеля и наряду с этим оставление в тени, в неко-
тором забвении, умолчание о выдающихся, исключительных заслугах Вьеля,
открывшего пироксилиновый порох в 1884 г., т. е. раньше открытия нитро-
глицеринового пороха Нобелем. Вьель фигурирует обыкновенно как «поро-
ховой инженер», просто «химик», «лабораторные работы» которого дали ему
возможность предложить бездымный пироксилиновый порох, между тем
Альфред Нобель — всегда только «гениальный изобретатель».
Й?
36
Исторический обзор
V. Боевые взрывчатые вещества
В то время как применение нитроглицерина и пироксилина
достигло в 80-х годах кульминационного пункта, в Париже
в области взрывчатых веществ произошло чрезвычайно важное
по своим последствиям событие: в 1885 г. Тюрпен открыл спо-
собность пикриновой кислоты к детонации. У этого вещества,
известного в течение более 100 лет и уже в течение нескольких
десятилетий производившегося заводским путем, неожиданно
были открыты свойства- чрезвычайно мощного взрывчатого ве-
щества, обладающего громадной разрушительной силой при
подрыве его в прочной оболочке .сильным гремучертутным кап-
сюлем-детонатором. Военные учреждения с лихорадочной бы-
стротой овладевали э,тим новым достижением, и вскоре пикри-
новая кислота была введена на вооружение в большинстве
государств: во Франции под названием мелинит (1886 г.),
в Англии—лиддит (1888 г.), в Японии- — шимозе. Артилле-
рия была полностью преобразована и благодаря опустошаю-
щей силе бризантных снарядов лицо войны стало еще
более страшным.
Правда, пикриновая кислота и раньше входила в состав мно-
гих взрывчатых и метательных смесей, как например в порох
Борлинетто (1867 г.), пороха Дезиньоля (1867 г.), Б р ю-
жераи Эбля (1869 г.,), содержавшие наряду с хлорнокислым
или азотнокислым калием пикраты калия и аммония. Дело в том,
что по общему существовавшему тогда мнению пикриновая кис-
лота вследствие недостатка кислорода считалась способной
к взрыву только в смеси с кислородсодержащими веществами;
это мнение было поколеблено лишь после того, как Нобель
изобрел капсюль с гремучей ртутью. Этот химический или, вер-
нее, стехиометрический предрассудок настолько укоренился,
что Шпренге л ю не поверили, когда он в одном из своих до-
кладов в 1873 г. указал, что пикриновая кислота сама по себе
содержит достаточно кислорода и может явиться могучим
Нитроглицериновый порох Нобеля, по составу имеет хотя отдаленное,
но все же некоторое сходство с гремучим студнем, открытым тем же Но-
белем в 1875 г. Естественно, что приблизительно 10 лет спустя Нобелю
не могли быть чужды, хотя бы теоретически, составы, аналогичные грему-
чему студню, но в других соотношениях компонентов и следовательно,
с иными свойствами, т. е. Нобель хорошо, ориентировался в них и его откры-
тие не было делом случая, а только делом знания и труда.
В том же смысле Французская академия наук дает характеристику и
работе Вьеля:
«Автор этого открытия ии в чем не обязан случаю; его глубокие по-
знания в науке взрывчатых веществ и показания лабораторных приборов
привели его -прямо к намеченной им цели; с первого же балистического
опыта результаты оказались согласными с заключениями автора».
Во всяком случае открытие бездымного пироксилинового пороха Вье-
лем имело до наших дней или большее значение, чем открытие нитрогли-
церинового пороха Нобелем, или равное. Прим. ред.
V. Боевые взрывчатые вещества
37
взрывчатым веществом без помощи посторонних окислителей,
если ее взорвать капсюле м-детонатором. Таким обра-
зо>м лишь Т ю р п е я практически является первым исследовате-
лем, открывшим у пикриновой кислоты свойства взрывчатого ве-
щества.
Несмотря на многочисленные подкупающие преимущества
нового средства для снаряжения снарядов — большую нечувстви-
тельность, безопасность стрельбы, высокую плотность и легкость
плавки и заливки при дешевом производстве и несложном транс-
порте, — пикриновая кислота вскоре выявила опасные свойства,
явившиеся причиной многочисленных несчастных случаев: склон-
ность к образованию очень чувствительных к удару солей, так
называемых пикратов, которые получаются при взаимодействии
пикриновой кислоты с металлическими стенками снарядов. Вслед-
ствие образования подобных детонирующих пикратов в 1887 г.
в Корнбруке, около Манчестера, произошел первый колоссаль-
ный взрыв пикриновой кислоты. Весьма неприятная
ядовитость, а также красящая способность этого вещества
побудили вскоре к изысканиям различных и прежде всего ней-
тральных заменяющих ее средств. Так, за тринитрофено-
лом последовал трияитрокрезол, который в смеси с пи-
криновой кислотой был временно введен во Франции под
названием крез и лит, а в Австрии под названием э к р а-
з и т.
Однако в большинстве государств применение крезилита не
пошло дальше опытного изучения; с его применением медлили,
потому что в то время было уже найдено несравненно лучшее
взрывчатое вещество; остановка была только за дешевым спо-
собом его производства: это был тринитротолуол —
взрывчатое вещество, ставшее во время мировой войны интерна-
циональным.
После того как Девилль в 1841 г. наряду с динитробензо-
лом получил «нитротолуол, в 1863 и 1869 гг. В ильб рандом,
Бейль штейном и Кульбергом были изолированы два
изомера тринитротолуола. Третий изомер — симметричный
тринитротолуол, который позднее нашел себе примене-
ние в качестве (взрывчатого вещества, был получен в 1880 г.
в чистом виде и с прекрасным выходом из пара- и ортонитро-
толуола Г е п п о м. В это же самое время и теми же исследова-
телями в результате кропотливых опытов был получен трини-
тробензол.
Техническое изготовление тринитротолуола относится к 1891 г.
В сотрудничестве с химическим заводом Грисгейм Гей сер-
чай осуществил способ Геппа; однако производство в боль-
ших масштабах стало мыслимо лишь с 1900 г., когда было вве-
дено промышленное получение олеума контактным способом.
В последующие годы Бмхель и Кёниг получили в виде
опыта на заводе взрывчатых веществ «Карбонит» в Шлебуше
38
Исторический обзор
несколько килограммов тринитротолуола и вскоре пустили про-
изводство в больших размерах. Примеру завода «Карбонит»
сразу последовали остальные крупные заводы взрывчатых ве-
ществ, которые начали приготовлять тринитротолуол под раз-
личными названиями (тротил, тринол, трилит, тролит). Из дру-
гих государств первая начала производить тринитротолуол
Италия (1907 г.), затем Испания и Россия, и наконец во время
мировой войны — почти все промышленные страны.
Рис. 3. Гремучий студень. Рис. 4. Пентринит 50/50.
Рис. 3 и 4. 250 г каждого из указанных взрывчатых веществ
подвергнуто детонации в толстостенном железном тигле на пла-
стинке из инструментальной стали толщиною 25 мм и размером
20 X 20 см-
Вследствие высокой нечувствительности (безопасности
стрельбы) этого взрывчатого вещества с его появлением стало
возможно снаряжение крупнокалиберных снарядов. Легкоплав-
кость (80°), а также механическая и химическая индифе-
рентность тринитротолуола дали возможность ввести в артилле-
рии очередное техническое усовершенствование — конструкцию
долгожданного универсального снаряда, т. е. приме-
нение одного и того же артиллерийского снаряда в качестве
шрапнели и гранаты \
Таким образом применение тринитротолуола явилось осно-
вой усовершенствования боевых припасов в отношении разрыв-
ных зарядов, однако все больше и больше давало себя чувство-
вать одно неприятное свойство этого взрывчатого вещества,
именно — неполное горение и связанные с ним относительно
малая бризантность и взрывчатая сила; вследствие этого трини-
тротолуол не мог в полной мере удовлетворять возросшим тре-
1 Как показал опыт мировой войны, универсальные снаряды утратили
всякое значение. Прим. ред.
V. Боевые взрывчатые вещества
39
бованиям подводной войны для снаряжения торпед, обладаю-
щих достаточной пробивной способностью, и применялся для
этой цели только ввиду крайней
необходимости в такого рода ору-
жии. Из этой потребности во вре-
мя мировой войны выросло про-
изводство двух высокобризантных
взрывчатых веществ, которые
в Германии уже и раньше пыта-
лись изготовлять или изготовляли
в заводском масштабе. Одно из
них — гексанитро дифенил-
а м и н, на производство которого
заводом Грисгейм в 1895 г. был
взят патент, реализованный лишь
20 лет спустя в Круппамюле; дру-
гое—т ринитрофенилметил-
нитрамин (тетрил), промыш-
ленное получение которого с 1905 г.
привилось на многих заводах в Германии и Франции; наконец
во время войны тетрил изготовлялся большинством участвовав-
ших )в ней государств. Оба взрывчатые вещества, особенно
обладающий исключительными взрывными качествами тетрил,
Рчс. 5. Гремучий студень (см.
рис. 3).
Рис. 6. Пентринит 50 50 (см. рис. 4).
Рис. 5 и 6. Снимок в темноте железного тигля, раздробля-
емого на пластинке из инструментальной стали (вид спереди).
в прессованном виде служили мощными запальными зарядами
для снаряжения детонаторов и капсюлей-детонаторов, а в со-
единении с легкоплавким тринитротолуолом — также и для сна-
ряжения снарядов, бомб, мин и торпед.
40
Исторический обзор
Дальнейшее развитие со времени окончания мировой войны
характеризуется применением оксиликвитных взрывчатых
веществ и пентаэритриттетрэнитрата. Эти взрывчатые вещества
имеют много общего в том смысле, что могут быть получаемы из-
одного и того же по содержанию химических элементов исход-
ного сырья, .в любом месте можно поставить их механическое
и синтетическое производство из угля, воды и воздуха. Являясь
чисто механическими смесями, оксиликвиты развивают при
взрыве без всяких промежуточных химических операций макси-
мальную энергию и таким образом воплощают старую мечту
положить в основу взрыва простейший процесс горения. Од-
нако неизбежная летучесть жидкого кислорода ограничивает
применение этого взрывчатого средства.
Напротив, пентаэритриттетранит, исходный спирт для про-
изводства которого получается из формальдегида и ацетальде-
гида, сыграет повидимому важную роль в качестве сильнейшего
бризантного взрывчатого вещества как в военной, так и в граж-
данской технике. Пентаэритриттетранитрат более мощный и деше-
вый, чем до сих пор не имевший себе равных тетрил, стал все
больше и больше заменять последний. Применяемый в виде
флегматизированных смесей (пентринит), он передает старею-
щим динамитам свою огромную постоянную скорость детонации.
Из гремучего студня Нобеля с 1875 г. впервые был получен
не только самый мощный в отношении энергии, но и наиболее
бризантный и безотказно действующий взрывчатый материал
(см... рис. 3—6).
ГЛАВА ВТОРАЯ
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ
I. Введение
Число приготовленных и известных до настоящего времени
взрывчатых веществ исчисляется тысячами, и химику всегда
легко скомбинировать по своему желанию и в зависимости от
целей все новые и новые взрывчатые вещества. По своему внеш-
нему виду они бывают самых разнообразных цветов и имеют
самые разнообразные формы, представляя зловещее множество
опасных материалов с самыми различными свойствами. По на-
ружному виду они часто настолько же разнообразны, насколько
разнообразны их взрывчатые свойства: в то время как одно,
имея вид светлой плавленой массы с подозрительной буровато-
желтой окраской, ведет себя самым безобидным образом даже
при грубых воздействиях, другое имеет вид белых, как сахар,
кристаллов, которые однако чрезвычайно опасны, так как до-
статочно даже легкого прикосновения к ним или слабого трения,
чтобы произошел сильнейший взрыв. Буровато-желтая масса
представляет собою военное взрывчатое вещество — трини-
тротолуол, по которому можно безопасно вести стрельбу и
которым можно пользоваться в качестве разрывного заряда
в снаряде. Сухой же белый |кри.сталличе’ский порошок есть
азид ртути, внутреннее напряжение которого .постоянно
оли-зко к взрыву и делает какое-либо практическое применение
его невозможным. Вот две тяжелые желтоватые жидкости г
одна при зажигании бесшумно горит слабым пламенем, другая
же взрывает от яркого солнечного света с резким звуковым
эффектом; это нитроглицерин и хлористый азот. Можно
привести десятки таких примеров и показать, как разнообразно
по своей форме и своим свойствам большинство взрывчатых ве-
ществ и какою пестротой отличается этот класс химических сое-
динений.
В самом деле, до настоящего времени еще не удалось создать
общей классификации взрывчатых веществ. Их физические
и химические свойства весьма сильно зависят от причин вну-
треннего и внешнего характера, что конечно отражается на их
систематизации. В большинстве случаев наиболее ценной дю»
42
Общая характеристика взрывчатых веществ
сих пор оказывалась практическая классификация, построенная
на различии целей и возможностей применения взрывчатых ве-
ществ. По этой классификации взрывчатые вещества можно под-
разделить на две обширных основных группы: практически
применяемые и безопасные в обращении -взрывчатые вещества
и высокочувствительные, практически неприменяемые соедине-
ния, причем число -последних значительно -больше.
Класс практически .применяемых взрывчатых ве-
ществ в свою очередь делится на группы:
1. П р о м ы ш л е н н ы х (гражданских) взрывчатых
веществ, в большинстве случаев применяемых в виде па-
тронов при строительстве туннелей, в каменоломнях, в камен-
ноугольных шахтах, в сельском и лесном хозяйстве.
Рис. 7. Действие заряда инициирующего вещества весом
0,3 г в стеклянном колпачке на латунной пластинке тол-
щиною 1 мм:
0.3 г азида
свинца
0,3 г грему- I 0,2 г тротила
чей рту «и I 0,1 г сме и гре-
мучая ртуть —
азид свинца
(9:1)
0,2 г пентрита,
0,1 г смеси гре-
мучая ртуть —
азид свинца
(9:1)
2. Военных или боевых взрывчатых веществ,
подвергаемых плавлению или прессованию или употребляемых
в виде пластичных масс, служащих для снаряжения снарядов,
бомб, мин, торпед.
3. Инициирующих взрывчатых веществ, упо-
требляемых для изготовления капсюлей-воспламенителей, капсю-
лей-детонаторов и детонаторов (гремучая ртуть, азид свинца,
смеси с хлоратом калия).
4. Метательных средств, куда относятся ружейные и
орудийные пороха с замедленной, регулируемой скоростью го-
рения, изготовляемые путем желатинизации бризантных взрыв-
чатых веществ.
Класс чувствительных, неприемлемых в обращении со-
единений включает огромное число сильно взрывчатых
химических соединений; к числу их относятся все
I. Введение
43
весьма многочисленные нестойкие вещества, внутренние силы ко-
торых всегда напряжены до такого состояния, граничащего со
взрывом, что взрыв их происходит от самых ничтожных причин.
В качестве особенно характерного представителя этого класса
взрывчатых веществ можно назвать жидкий ацетилен;
известен случай, когда, вследствие того что опасность его эндо-
термического напряжения не была предусмотрена, ацетилен
с силой динамита распался на элементы -от одного трения bi от-
верстии вентиля стальной бомбы.
ТАБЛИЦА 1
Чувствительность к удару
(от 2-кг ударника)
Взрывается от
Йодистый азот легкого прикосновения
Фульминаты, высокочувстви- тельные взрыв- Азид ртути двухвал, (иглы) Гремучее золото Нитродиазобензолперхло- обламывания кристаллика легкого давления
чатые вещества рат Циануртриазид Сернистый азот Ацетиленид серебра . . . Гремучее серебро (фульм и- падения ударника с выс. 0,4 см 0,9 „ „ 2,0 „ „ 2,2 „
Инициирую- нат) .. . 2,5 „
щие взрывча- Гремучая ртуть 4 »> я »> 1 »
тые вещества Азид свинца (тонкая пыль) Т ринитрорезорцинат свинца Г ексаметилентрипероксид- V V 8 и .. 9
диамин >» Я Я 1 9 Я
Нитроглицерин Нитрогликоль Оксиликвит (с карбеном) . И Я Я 6 я „ 7 „ g
Желатиндинамит (65%) . . „ 20 „
взрывчатые ве- щества Нитропентаэрнтрит .... Тринитрофенилметилнитра- Ч Я 26 f,
мин . . Пикриновая кислота . . . Тринитротолуол Дымный порох Динитробензол Аммиачноселитренное взрывчатое вещество . я ” я „ 30 „ „ я „ 40 „ Я Я Я 110 п » я „ 120 »х я 150 я „ 180 „
П. Основные свойства взрывчатых веществ
и их действие
При всяком взрыве химическая энергия выделяется
Почти мгновенно. Разность напряжений (разность потенциалов)
выравнивается с максимальным повышением давления и темпе-
44
Общая характеристика взрывчатых веществ
ратуры, причем материя, участвующая в процессе, разрушается
до атомов и превращается в новые соединения. До настоящего
времени неизвестно другого подобного процесса, который про-
текал бы с таким же нарастанием и концентрацией выделяемой
энергии, как это имеет место при детонации взрывчатых ве-
ществ.
Взрывчатое вещество, по крайней мере каждое технически
применяемое взрывчатое вещество, подобно нефти, спирту .или
бензолу представляет собою горючую массу, состоящую из угле-
рода и водорода; кислород же, необходимый для сгорания, оно
заимствует не из воздуха, но содержит его в связанном виде.
В то время как горючее вещество сгорает при медленном
окислении, так как требующийся для этого и непрерывно .расхо-
дуемый кислород поступает очень медленно, взрывчатое
вещество, если в какой-нибудь точке его капсюлем-детона-
тором или ударом молотка произведено воспламенение, способно
разложиться мгновенно, т. е. со взрывом превратиться в раска-
ленные газообразные продукты, увеличиваясь при этом в объеме
в тысячи раз. Следовательно, взрывчатые вещества отличаются
от горючих веществ только скоростью горения, временем, в те-
чение которого связанная химическая энергия превращается
в теплоту и затем—в энергию движения и механическое разру-
шение. Чем больше скорость окислительного разложения, тем
больше дробящее действие — бризантность взрывча-
того вещества. Промежуточное положение .между горючими ве-
ществами и бризантными взрывчатыми -веществами занимают
метательные средства, которые дают только вспышку,
т. е., как например порох, сгорают очень быстро, не давая на-
стоящего взрыва. В то время как дымный порох, подвергнутый
воспламенению в открытом виде, сгорает, не производя никакого
действия на предмет, лежащий под ним, бризантные взрывчатые
вещества раздробляют этот предмет; в этом; последнем случае,
превращение в газообразные продукты происходит настолько
быстро, что воздух, окружающий взрывчатые вещества, не успе-
вает переместиться и противодействует удару взрыва как твердое
препятствие. Поэтому же -в воде, обладающей значительно боль-
шей плотностью, действие оказывается еще более интенсивным,
если удар приходится в направлении трюма корабля, заполненного
воздухом, чем и объясняется бронебойная сила торпед и мин.
Быстрота, с которой распространяется взрывчатое разложение
в массе взрывчатого вещества, называется скоростью дето-
нации; эта величина, поддающаяся определению с точностью
до нескольких метров, составляет для пороха 300—500 м, для
туннельных и горных взрывчатых .веществ 2000—6000 м и для
новейших взрывчатых веществ, применяемых для снаряжения
снарядов, свыше 8000 м в секунду.
В соответствии с этим, если бы бомбе, снаряженной 7 кг
высокобризаитного взрывчатого вещества, придать форму шара
II. Основные свойства взрывчатых веществ и их действие 45
.диаметром 20 см и воспламенить взрывчатое вещество в центре,
то оно обратилось бы в газы в течение Veoooo секунды..
Несмотря на поразительное действие, которым характери-
зуются взрывчатые вещества благодаря их скорости разложения,
оказывается однако, что их энергия и рабочая мощность малы
в сравнении с таковыми горючих веществ; Так например четы-
рехместный автомобиль в 10 л. с. расходует 10 л бензина на
100 км пути. Если бы оказалось возможным преобразовать в ра-
боту мотора энергию разложения взрывчатых веществ, то для
Рис. 8. Взрыв бомбы.
прохождения указанного пути понадобилось бы 29,6 л сильней-
шего динамита (=48 кг гремучего студня), или 113 л дымного
пороха.
Истинное представление о взрыве дает только фотография
или, еще более совершенно, кинематограф. На рис. 8 предста-
влен относительно удачный снимок авиационной бомбы в момент
полного взрыва; густое шарообразное облако сажи резко отгра-
ничено от окружающего воздуха. Здесь нет и следов радиаль-
ных лучей пробивающегося пламени и летящих осколков, как
обыкновенно пытаются художественно изобразить силу взрыва.
Вздымающиеся клубы сажи, невидимому в момент наибольшего
развития объема, кажутся застывшими в воздухе, однако в мгно-
46
Общая характеристика взрывчатых веществ
вение ока облако подбрасывается кверху мощным красным пла-
менем и рассеивается. Это — период образования вторичного
пламени, когда нагретые до высокой температуры горючие газо-
образные продукты взрыва сгорают в кислороде воздуха уже
после того, как совершилось разрушительное действие.
Для бомбы, снаряженной примерно 20 кг плавленого тротила,
занимающего соответственно объем в 12,5 л, объем газообраз-
ных продуктов взрыва в момент развития наивысшей темпера-
туры равен 180 /и3, т. е. газообразные продукты образуют раска-
Рис. 9. Взрыв пентринита в железном тигле (снято сбоку в го-
ризонтальной плоскости).
ленный шар диаметром 7 м, в сфере действия которого происхо-
дит полное разрушение.
Особенно хорошо запечатлевается картина взрыва в темноте,
когда от центра взрыва исходит ослепительный свет. Но про-
цесс протекает неуловимо быстро и с таким излучением, что глаз
получает только общее впечатление, лишенное деталей. Напро-
тив, фотографическая пластинка запечатлевает более богатую
картину «молнии взрыва», она дает приблизительное представле-
ние о росте давления и температуры, которые в данном случае
составляют нераздельное целое с необыкновенно мощной, не
имеющей себе равной химической реакцией.
Сила взрывчатого вещества зависит, с одной стороны, от хи-
мической энергии, те п л от hi в з,р ы в а, а с другой стороны, от
его ск ор ости детонации. Что скорость детонации яв-
ляется более важным фактором, действительно определяющим
III. Пределы развития силы в. в. 47
силу взрывчатого вещества, показывает сравнение дымного по-
роха с тринитротолуолом, употребляемым для снаряже-
ния снарядов; при приблизительно равной теплотворной спо-
собности тринитротолуол обращается в газы со скоростью
6 700 м/сек, т. е. в 20 раз быстрее дымного пороха. Какое резкое
различие во взрывчатом' действии! Если мина, снаряженная три-
нитротолуолом', дает пробоину в корабельной броне, то заряд,
дымного пороха производит едва заметный прогиб. У взрывча-
тых веществ с еще большей скоростью детонации бризантность
и пробивная сила соответственно еще больше, так что можно
было бы думать, что с повышением скорости детонации увели-
чивается и сила взрыва. В действительности однако это не имеет
места. Разрушительная сила в известном смысле становится
более резко выраженной, однако только отчасти, так как она все
в большей и большей степени локализуется в непосредствен-
ной близости от места взрыва и здесь расходуется. Дымный
порох, выделяющий 700 б. кал/кг, и тринитротолуол, выделяю-
щий приблизительно столько же, — оба эти взрывчатые веще-
ства могут в конце концов произвести приблизительно одну и
ту же работу, как бы нм была велика разница в их скоростях
взрыва. В данном случае имеет место то же соотношение, как
и для электрической энергии м энергии воды: превратится ли
в работу ток в 100 А и 1 000 V напряжения или 1 000 А и 100 V
напряжения, приводятся ли во вращение колеса турбины мед-
ленно движущейся массой воды большой реки или свергаю-
щимся в долину небольшим горным ручьем, — энергетический
эффект в каждом случае один и тот же, как ни различны наблю-
даемые процессы. Порох раскалывает каменный уголь на не-
большое число крупных, объемистых кусков; равное количество
высокобризантного военного взрывчатого ве-
щества дало бы вероятно меньшее количество угля, но зато
превращенного в штыб и пыль; сила, направленная во-вне,
была бы равномерно поглощена окружающей средой и не проя-
вилась бы так, как это имеет ме’сто в случае порохового за-
ряда.
III. Пределы развития силы и энергетические возмож-
ности взрывчатых веществ
Из сказанного следует, что возрастание силы взрыва
с ростом скорости детонации практически имеет предел,
поскольку количество энергии не может увеличиваться с послед-
ней. Это количество энергии связано с количеством угле-
рода и водорода и представляет неизменную, определенную ве-
личину. Сгорает ли 1 кг бензола -в моторе или разлагается со
взрывом в виде нитросоединения, — всегда выделяется одно и
то же неизменное количество энергии. Военные взрывчатые
48
Общая характеристика взрывчатых веществ
Кислородный баланс и содержание азота
важнейших взрывчатых веществ, представляющих собою определенные
химические соединения, а также наиболее употребительных стабилизаторов,
добавок и окислителей, необходимые для подсчета баланса и других сте-
хиометрических вычислений.
(Атомные веса: С = 12,00; Н = 1,008; N = 14,008; 0=16,00)
Химическое название веще- ства (в скобках техническое, большей частью сокращенное обозначение) Эмпирическая формула Молекулярный вес —,. ——————' i— i Содержание азота В°/о Кислородный баланс на 100 г взрывчатого вещества; недостаток (—) илн избыток (4-) кислорода в %
Гликольдинитрат (нитроглн- коль) Нитро изобутилглицеринтри- C2H4N2Og 152,05 18,43 ±0
нитрат Глицеринтринитрат (ннтрогли- C4HeN4On 286,08 227,06 19,59 18,508 ztO
церин) gjwx, + 3,52
Маннитгексанитрат Пентаэритриттетранитрат (пен- CgHg^gOjg 452,11 18,58 + 7,08
трит) С5НБЬ114О12 316,094 17,73 - 10,12
Днпентаэритритгексанитрат . Ангидроэннеагептитпентани- СкДщЦвОи 524,18 16,03 — 27,47
трат ..... Одиннадцати азотная нитро- СяН1зб15О1в 447,14 15,67 — 30,4
клетчатка (пироксилин) . . Десятиазотная нитроклет- 1143,31 13,48 — 28,69
чатка. Коллодионный хлопок. Смесь коллодионных хлопков C»4Tl3oNioC>4n 1098.31 12,76 — 33,51
для гремучего студня . . . 12,27 — 36,66
Девятиазотная нитроклетчатка 1053,31 11,97 — 38,74
Тринитротолуол (тротил) . . . Монохлоргидриндинитрат (ди- C7HBN3Oe 227,06 18,608 — 73,98
нитрохлоргидрин) CgHgNgOgCl c7h6n2o4 200,52 13,97 — 15,96
Динитротолуол 182,06 15,38 — 114,3
Нитротолуол c7h,no2 137,06 10,22 — 180,9
Тринитробензол CeH3N3O6 213,05 19,72 — 56,32
Динитробензол CbH4N2O4 168,05 16,67 — 95,2
Нитробензол CeH-NO2 123,05 11,39 —162.5
Тринитроксилол Тринитрофенилметилнятрамин W& 241,08 17,43 — 89,6 — 47,37
(тетрил) C7HBNBO8 287,08 24,39
Тетранитроанилин Тринитрофенилэтанолнитра- CeH3N5O8 273,06 25,63 — 32,23
миннитрат Гексанитро дифенилам ин (гек- CgHgNgOjj 362,1 439,10 23,21 — 35,35
сил) Циклотриметилентринитрамин C12HSN7O12 22,32 37,85 — 52,84
(гексоген) Трянитрофеиол (пикриновая CgHgNgVg 222,096 — 21,61
кислота) CeHsN3O- 229,05 18,34 — 45,4
Динитрофенол . c6h4n2o5 184,05 | 15,23 — 78,3
III. Пределы развития силы
49
Химическое название веще- ства (в скобках техническое, большей частью сокращенное обозначение) Эмпирическая формула Молекулярный вес Содержание азота в % | Кислородный баланс I иа 100 г взрывчатогс 1 вещества ;недостато1 1 (—) или избыток (4-' кислорода в %
Тринитрокрезол (крезилит) - - ! Тринятрорезорцин (стифииио- вая кислота) Тетранитронафталин Трииитронафталин Динитронафталии Нитронафталнн Тринитротриазидобензол . . .Циаиуртриазид .Гремучая ртуть Азид свинца Дифениламин Этиловый эфир карбаминовой кислоты (уретан) . . .Дмэтилдифенилмочевниа (цен- тралит 1) Лиметилдифенплмочевииа (цеи- тралит II) Камфора Парафин твердый Вазелин Касторовое масло (кислота) . Древесная мука Пробковая мука Хлебная мука Карбен (купрен) » Нитрат аммония (аммиачная селитра) Перхлорат аммония Хлористый аммоний (как анти гризутная^добавка) Нитрат калия (калиевая се- литра) Хлорат калия . Перхлорат калия Нитрат натрия (натриевая се- литра) Хлорат иатрия Двуокись азота Азотная кислота Тетранитрометан . . . - . . C7HSN3O7 CeHsN3Ob C10H4N4OB С10Н^3Ов СщНбК3О4 c10h7no., QNiA ,C|3HjjN CgH7NO« 1 1 Cj/HjoNjO W2o QtsHgg C18H34O3 . C7HloCXa.H2O IC6H9Os-V2H2O C-isHgjOjj СцН1С| 1 i i NH4N0-. NH4C1O4 NH4C1 KNO3 KC1O3 KC1O.J NaNO., NaClOg NSO! HNO4 CN4OS 243,06 245,05 308,06 263,06 218,06 5 173,06 •' 336,1 1 168,1 284,63 291,26 169,10 89,06 268,17 <4 240,14 152,13 352,42 212,26 298,27 192,1 122,1 381,2 154,1 80,05 117,50 53,50 101,11 122,56 138,56 85,01 106,46 97,02 63,02 196,03 17,29 17,15 18,18 16,00 12,85 8,09 50,01 82,36 9,84 28,85 100 г нитрата аммония;мо- гут быть sa-i менены сле- дующими окислите- лями (в г) 58,55 50,38 50,89 43,15 42,36 44,20 28,66 31,38 40,67 -LX-L I -L4- 1 1 1 1 1 1 1 1 I 1 1 1 II 1 И N 1 1 62,52 36,24 72,70 100,4 139,4 198,74 28,56 57,11 11,24 279,1 134,8 256,7 246,7 284,0 345,5 347,2 268,0 116,7 190,2 132.0 301,1 19,93 -34,04 -44,86 -39,56 -39,16 - 46,19 - 47,05 -45,09 -69,55 -63,48 -48.98
4 Зак. 3171. —- Штетбахер.
50
Общая характеристика взрывчатых веществ
вещества содержат не более 0,1 энергии, получающейся от сго-
рания углеводородов, лежащих в их основе (в пересчете на оди-
наковые веса). В состоянии ли таким образом даже максималь-
ная по размерам авиационная бомба весом в 1800 кг,
имеющая разрывной заряд в 1 000 кг, разрушить четверть квар-
тала или даже город? .Такой снаряд выделяет при взрыве энер-
гию, приблизительно равную энергии, получаемой при сгорании
80 кг бензола. Далеко ли может продвинуться морское судно
или железнодорожный поезд на таком количестве горючего?
Во всяком случае, легко понять, что живая сила наших самых
крупных снарядов не только недостаточна для того, что'бы раз-
рушить хотя бы одно крупное здание, но даже часть его.
Всякое взрывчатое действие основывается на химической
энергии превращения, безразлично — будет ли то эндо-
термический или экзотермический процесс. Его практически до-
стижимую наибольшую величину имела бы повидимому смесь
твердого ацетилена и жидкого кислорода; 1 кг
этой смеси выделил бы 2 930 б. кал, т. е. не менее чем вдвое по
сравнению с нитроглицерином. Но эта величина, является уже
пределом взрывчатой силы. Большие разности потенциалов
известны только для разрядов электрической энергии и разве
еще для процессов радиоактивного распада.
Возникает вопро^ нельзя ли мгновенный химический разряд
энергии, т. е. «взрыв», каким мы знаем и применяем его в настоящее
время, заменить каким-либо другим выравниванием сил и не привело ли бы
это к подобному, а возможно еще большему действию? Мысль наша обра-
щается прежде всего к электрическим разрядам, к искровым разрядам и
молнии, где разности потенциалов выравниваются также в кратчайший
промежуток времени и с большим (повышением температуры. Так например
установка для эксплоатации разрядов молнии на Монте-Дженерозо дает
избыточное напряжение в 12—14 млн. V, что приблизительно соответствует
утроенной интенсивности магнитного потока а-лучей. Удары энергии дости-
гают многих миллиардов вольтампер в 0,00001 сек., следовательно имеют
колоссальную плотность и приводят к каналовым лучам, к скоростям про-
тонов, которые в состоянии разрушить не только легкие атомы (приблизи-
тельно такие как а-лучи радия), но и плотную электронную оболочку
тяжелых атомов. Вероятно первым шагом после этого было бы превраще-
ние ртути в золото.
Таким образом^ пользуясь электричеством* высокого напряжения,
можно достигнуть несравненно больших концентраций энергии, чем это
удается достигнуть химически, путем-, реакции взрывчатого разложения.
Например, температура взрыва какого-нибудь взрывчатого вещества не
превосходит температуры искры, лейденской банки, а при мгновенных кон-
денсаторных разрядах были достигнуты температуры до 20000°. Почему бы
невозможно послать миллионы вольтампер по тонкой металлической про-
волоке и, не пользуясь взрывчатыми веществами, получить при подобных
температурах увеличение объема, которое в течение тысячной доли
секунды составляло бы объем в сотни или даже тысячи раз больший
по сравнению с объемами, даваемыми современными взрывчатыми веще-
ствами?
Пока что мы далеки от этих «взрывов без взрывчатых веществ»,,
потому что электричество является формой энергии, довольно далекой
от взрыва, т. е. электрические силы в наименьшей мере проявляются в виде
механического движения, как-то: испарение, расширение, давление газа, и
IV. Термохимические основы важнейших взрывчатых веществ 51
связаны1, как мы видели выше, почти исключительно с внутримолеку-
лярными процессами, с диссоциацией, ионизацией и в и у т р и а т о м-
н ы м и процессами, сводящимися к распаду атомов, где колоссальные
количества энергии, которые мы не в состоянии себе представить, удержи-
ваются и расходуются «без всякого внешнего проявления». Подобные же
явления обнаруживаются при чрезвычайно высоких температурах, так что
было бы бесцельно стремиться к трансформации электричества, скажем,
в теплоту, для его более совершенного технического использования в форме
взрыва. Уже при температуре 4000° молекулы газов начинают распадаться
на атомы, а затем сами атомы начинают ионизироваться.
Точно так же следует признать непригодность для получения взрыва
энергии, получающейся при радиоактивном распаде. Хотя количества
теплоты, выделяющиеся при таких процессах, приблизительно в миллион
раз больше, чем максимальные количества энергии химических реакций,
но процессы эти совершаются так долго, что отпадает всякое внешнее
проявление в виде взрыва. И наоборот, если бы стало возможно, путем
нагрева до 40 млн. градусов (Эддингтон), выделение колоссальной,
по Эйнштейну, энергии, которая «дремлет» в материи, то весь процесс,
пока он связан с протонами и электронами, по необходимости должен
был бы также протекать «без взрыва», так как взрыв мыслим только в на-
шем осязаемом мире молекулярной материи.
IV. Термохимические основы важнейших взрывчатых
веществ
Первое и старейшее бризантное взрывчатое вещество —
нитроглицерин — вследствие своего почти идеального со-:
става еще и в настоящее время является 'непревзойденным взрыв-
чатым материалом из числа веществ, представляющих опре-
деленные химические соединения. При детонации молекула ни-
троглицерина без остатка разлагается на газообразные про-
дукты; внутримолекулярное горение протекало бы почти иде-
ально, если бы не полатома, или 3,5 %, избыточного кислорода,
который несколько понижает общую энергию молекулы. 1 кг
нитроглицерина выделяет по расчету 1 485 б. кал и обладает наи-
высшей теплотой горения среди взрывчатых веществ, предста-
вляющих собою определенные химические «соединения. Факти-
чески до настоящего времени нельзя указать ни одного соеди-
нения, за исключением нацело распадающегося нитрогЛиколя,—
вещества однако' более летучего и дорогого, — которое по силе
было бы равно нитроглицерину. Правда, со времени войны
появились две еще более сильные смеси: о ксили к виты и
материал для снаряжения бомб (нитробензол — жидкая
двуокись азота); однако эти простые смеси имеют огра-
ниченное применение вследствие того, что каждая из них со-
держит летучий компонент.
Хотя нитроглицерин с самого начала его применения предста-
влял одну из наилучших возможностей в области взрывчатых
веществ, однако с чисто химической и термической точек зрения,
располагая этим азотнокислым эфиром, мы еще далеки от иде-
ала взрывчатого вещества: эта форма окисления дает только
4*
52
Общая характеристика взрывчатых веществ
часть энергии, которая выделялась бы при непосредственном
сгорании содержащихся в нитроглицерине углерода .и водорода.
Если мы последовательно сожжем некоторые количества эле-
ментарного углерода и водорода, затем те же количества —
в виде пропана и наконец в виде глицерина и нитроглицерина,
то сопоставление теплот горения обнаружит следующую потерю
энергии:
Потеря энергии при образовании алифатических и
ароматических взрывчатых нитросоединений
1000 г Кисло- родный баланс Темпера- тура горе- ния (6. кал) (вода жидкая) Потеря энергии при образовании (по отношению к эле- ментарным угле- роду-водороду) в б. кал
У глерод-водород Кислород
Углерод-водо- род .... Пропан. . . . ЗСЧ-4Н» CgHg 216 216 50, 50, 784 784 2728 2598 + 130= 5 %
Глицерин. . . C3HSO3 4521 З+О» 548 1951 + 777 = 29 %
Нитроглице- рин 1. . . . С31 “is(NO3)3 + 3,5 1510 + 1218= 45 %
Углерод-водо- род .... Толуол .... 7С + 4Н, с,нч 242 242 + 90» + 90» 758 758 2453 2466 — 13 = - 0,6« „
Тринитрото- луол 1 . . . С6Н2 CH3(NOg)3 — 74,0 1016 + 1337= 54 %
Ацетилен . . . С» И» 245[ 21/»О2 755 2953
Итак, чтобы перевести исходное количество углерода и водо-
рода, равное 216 г, через пропан и глицерин во взрывчатую
форму нитроглицерина, необходимо пожертвовать 45% перво-
начальной энергии горения. Как мы видим, нитрация является
процессом, в сильной степени понижающим количество
энергии, а азотная кислота оказывается плохим суррогатом
чистого кислорода, ибо она представляет собою группу атомов,
неизбежной составной частью которой является такой бедный
анергией 'спутник, как азот. Подобно буферу, между сжигаемой
и сжигающей материей, этот элемент, не принимающий участия
в процессе, воспринимает часть удара взрыва и ослабляет его при
своем расширении. Поэтому нет ничего более неправильного,
чем утверждение, что азотная кислота является аккуму-
1 Теплоты взрывчатого разложения нитроглицерина и тринитротолуола
соответствуют значениям, экспериментально определенным Гайдом и
Шмидтом в 1931 г., причем число калорий для нитроглицерина принято
равным найденному для гремучего студня, с тем чтобы во всех случаях
пользоваться максимальной величиной (теоретический подсчет и сжигание
в бомбе дают для нитроглицерина значительно большее число, именно
1585 б. Кал).
IV. Термохимические основы важнейших взрывчатых веществ 53
лятором энергии, который содержит кислород в потенцирован-
ной форме. Жидкий кислород, жидкая1 двуокись азота и жидкий
тетранитрометан значительно превосходят .в этом отношении
азотную кислоту. Если бы азотная кислота не была столь удоб-
ным и дешевым средством введения кислорода, то от этого мате-
риала, служащего для получения взрывчатых веществ, давно
следовало бы отказаться.
Самое большее, что с точки зрения образования взрывча-
тых веществ может дать азотная кислота,—это старый нобе-
левский гремучий студень, представляющий собою
смесь нитратов глицерина и клетчатки, рассчитанную на полное
сгорание, затем высокобризантные пентриниты, которые
вместо пироксилина содержат переменные количества тетрани-
тропентаэритрита, ‘и наконец жидкая смесь тетранитро ме-
т а н-т о л у о л, беспримерная бризантность жоторой (при
—1700 б. кал) превосходит во всех отношениях работоспособ-
ность гремучего студня.
Алифатические нитраты спиртов, служащие для при-
готовления динамитов, резко отличаются от ароматических
нитросоединений. Обе группы взрывчатых веществ отличаются
не только по своему внешнему виду; нитросоединения, несмотря
на значительный недостаток кислорода в молекуле, характери-
зуются прежде всего относительно большой энергией и бризант-
ностью и не уступают более совершенно распадающимся эфирам
спиртов в такой мере, в какой это позволяют ожидать данные
кислородного баланса.
ТАБЛИЦА 2
Теплоты образования алифатических и ароматических
углеводородов
Углеводороды б. кал-кг Углеводороды б. кал:кг
Метан CHj Пропан CjHK + 1122 + 615 Бензол СвН6 Толуол С;Нв ". Ацетилен С2Н, - 160 — 52 — 2048
Если принять во внимание теплоты образования углеводо-
родов, являющихся основой упомянутых выше взрывчатых ве-
ществ, то это явление становится легко объяснимым. Из табл. 2
видно, что теплота образования ароматических углеводородов
отрицательна, алифатических же положительна. Если
даже отрицательная величина теплоты образования, например
толуола, и невысока, то она все же сказывается в тех энергети-
ческих преимуществах, которым можно приписать «взрывофиль-
ное» расшатывание ароматического ядра и благодаря которым
уже низконитрованные производные бензола становятся настоя-
54 Общая характеристика взрывчатых веществ
щими взрывчатыми веществами. С этим «ароматическим» усиле-
нием взрывчатых свойств близко, связано, как бы парадоксально
это ни звучало, значительное выделение сажи, которая уве-
личивает коволюм, почему давление, производимое газообраз-
ными продуктами, также увеличивается почти наполовину. Эти
факты, на которые невидимому никто не обратил еще внимания
(стр. 116—117), а также эндотермический характер
ароматического ядра являются причиной того, что тринит-
ротолуол и даже динитробензол, несмотря на большой
недостаток кислорода, являются такими относительно сильными,
действительными материалами для снаряжения снарядов. Теперь
становится ясно, почему динитротолуол при недостатке кис-
лорода в 114,3% взрывает, а мононитроглицерин, недостаток
Рнс. 10. Смесь тетра- Рис. 11. Пентрииит
нитрометан-толуол 58/42,4= 1,45.
(100:15,66), d= 1,454.
Рис. 12. Динитрогли-
коль, d = 1,49.
Рис. 10 —12. 45 г каждого нз указанных взрывчатых веществ
подвергнуты детонации капсюлем-детонатором № 8 в закрытом
свинцовой крышкой железном тигле, вставленном в другой тигель,
установленный на 8-мм железной пластинке
кислорода в котором составляет 52,9%, совершенно не Является
взрывчатым 'веществом.
В этих отличительных особенностях ничего не могут изменить
весьма различные теплоты этерификации спир-
тов и нитрования углеводородов. То обстоя-
тельство, что при нитровании бензола вступление каждой нитро-
группы сопровождается выделением 36,5 б. кал, а при простой
этерификации азотной кислотой — только 5 б. кал, ни в коем
случае не дает права сделать вывод, что количество энергии
эфира больше количества энергии нитросоединений на разницу
теплоты образования, т. е. на 31,5 б. кал. Это количество тепла
выделилось уже раньше при образовании спирта. В самом деле,
оказывается, что введение гидроксильных групп в молекулу про-
пана СзНв, т. е. получение глицерина СзНвОз, связано с общей
потерей 131 б. кал, или соответственно 44 б. кал на одну гидро-
ксильную группу. Если сюда прибавить еще 5 б. кал теплоты
этерификации, то получится, что при вступлении каждой нит-
./Термохимические основы важнейших взрывчатых веществ 55
ватной группы (NOs) теряется 49 б. кал. Следовательно
потери энергии в данном случае больше, 'чем при простом нитро-
вании углеводорода, а именно на 12,5 б. кал (на одну нитро-
группу); таким образом ароматические нитросоединения и в этом
отношении при равном кислородном балансе превосходят али-
фатические сложные эфиры азотной кислоты.
Гидроксильная группа, вступая на место водорода, не улуч-
шает экзотермического эффекта, а ухудшает его; это видно из
того, что тринитробензол взрывает с несколько большей энер-
гией, чем тринитрофенол, и что пикриновая кислота
выделяет больше тепла, чем стифниновая кислота (тринитро-
резорцин), содержащая две гидроксильных группы. И дей-
ствительно, согласно последним определениям Р иаке н б а х а
теплота образования пикриновой кислоты приблизительно
в .10 раз больше таковой тринитробензола и немного меньше,
половины теплоты образования стифниновой кислоты (табл. 8).
У атома кислорода в гидроксиле одна из валентностей с точки
зрения проявления экзотермического эффекта пропадает так, чго
недостающее количество тепла компенсируется обычно с избыт-
ком второй валентностью вследствие увеличения молекулы, свя-
занного с присутствием атома кислорода.
Калорийность кислорода в алифатических нитра-
тах и ароматических нитросоединениях должна быть одна и та
же, как это можно видеть на примере нитроглицерина и
тринитротолуола:
„О
CH.-O-N"
I “
1 77°
СН— О—
|
I 77°
СН»-О—N"
О
О
снй
О
О
У нитроглицерина свободны для сгорания не трижды 3 атома
кислорода, а только трижды 2^4 атома, так как три валент-
ности уже компенсируются связью гидроксильной группы
с атомом углерода. Полноценными для окисления (в смысле вы-
деления тепла) остаются только те три валентности кислорода,
которые непосредственно связаны с атомом азота остатка азот-
ной кислоты. Сравнительное калориметрическое испытание ниже-
fa следующих трех изомеров дает ясное
В зависимости:
Р СН3
представление об этой
сн2 - no2
СНоО • NO
СН2 • О • NO-2
этилнитрат
CHS • он
р-нитоо этанол
сн2 • он
гликольмононитрит
<то Общая характеристика взрывчатых веществ
Это 'насыщение в термическом смысле кислородом объясняет
также кажущийся ненормальным факт, что меллитовая, или
бен зо л гексакарбо нова я, кислота Св(СООН)в, содер-
жащая в молекуле на 14% кислорода' больше, чем тринитрото-
луол, является стойким, совершенно невзрывчатьим веществом..
Если кислород вместо азота связан с атомом кислорода же,
как например в органических перекисных соединениях
или же озонидах, то соответствующие валентности в терми-
ческом отношении являются не только полноценными, но даже-
заряженными некоторым количеством эндотермической
энергии, которое повышает взрывчатую силу и одновременно и
чувствительность в большей степени, чем то известно для нор-
мального баланса кислорода. Усиление взрывчатых свойств
объясняется в данном случае тем, что в газообразных продук-
тах взрыва отсутствует азот нитрогруппы, обычно разбавляющий
газообразные продукты взрыва.
СНЙ-о-о- сн,х
N^—CHg 0—0- CH.,— X;N
х сн.2—о-о—сн/
гекса меттенгрипероксиддиаммн
сн2 снй
о о
¥
этнленозоннд
бензол триозомил
Рис. 19 показывает, что гексаметилентрипероксиддиамин, имён
недостаток кислорода в 92,4%, более бризантен, чем динитро-
бензол, имеющий приблизительно такой же недостаток кисло-
рода (застрявший в отверстии углубления кусочек металла не
может служить основанием к установлению различия, так как
первоначально такой же осколок металла был защемлен в про-
боину, произведенную динитробензолом, и затем вынут). В слу-
чае озонидов, которые образуются присоединением весьма
эндотермичного озона (2Оз = ЗОа + 70 б. кал) к ненасыщенным
углеводородам, происходит новое, из ряда вон выходящее по-
вышение взрывчатых свойств. Строение и распределение кисло-
рода в озобензоле показывает, что в нем имеются все данные,
необходимые для наличия взрывчатых свойств:
363
1640
(О3)3
637 = 1003 г
4^9 б. пал
Принимая, что бензолтриозонид при взрыве разлагается на
окись углерода и воду, получим, что на 363 г, составляющих
долю бензола, выделяется 1 640 б. кал и на 637 г озона
/I. Термохимические основы важнейших взрывчатых веществ 5/
350 б. кал (принимая во внимание потери на присоединение, со-
ставляющие около 30%), а всего -следовательно около 2 000 б. кал
на килограмм; такое количество тепла делает эти соединения
самыми мощными и самыми опасными из -всех известных взрыв-
Рис. 15. Динитро- Рис. 16. Тринитро-
бензол (техниче- толуол (техниче-
ский). ский).
Рис. 13. 1, 2. 4-ди- Рис. 14. Динитро-
нвтротолуол (чис- нафталин (техни-
тый). ческий, т. пл. 125—
160°).
Рис. 17. Гексаии-
тро дифениламин.
Рис. 18. Тетрил.
Рис. 19. Гексаме-
тилентрнперок-
спддиамии.
Рис. 20. Аигидро-
эннеагептитпента-
нитрат.„
Рис. 21. Тетрани- Рис. 22. Нитро-
тропентаэритрит. маннит.
Рис. 13—22. Во всех случаях 2,5 г взрывчатого вещества одинаковой плотно-
сти подвергнуты детонации капсюлем-детонатором № 8; заряд помещался-
в винтовочной гильзе на 2,5-жл< свинцовой пластинке (15X15 см}
чатых веществ, ибо к этому колоссальному количеству энергии
присоединяется также исключительная бризантность, так как аро-
матическое бензольное кольцо с подобным расположением ато-
мов кислорода у каждого углерода в значительно большей сте-
JjJ Общая характеристика взрывчатых веществ
ie.hu склонно к мгновенному распаду и обладает значительно
Солее высокой скоростью детонации, чем например тринитро-
толуол, у которого распространение взрыва на все кольцо про-
исходит не непосредственно, а лишь при взаимодействии кисло-
рода С СН-группой. Однако вследствие внутреннего напряжения
Молекулы, постоянно готовой к взрыву, эти соединения не имеют
практического значения.
V. Взрывчатые свойства и химическое строение
Определенной взаимозависимости- между взрывчатыми свой-
ствами и химическим строением установить до юих пор не уда-
лись, хотя с наличием в молекуле отдельных групп давно свя-
зываются определенные свойства соединения и той или другой
•формуле строения или главной ее части не без основания при-
писываются признаки, являющиеся признаками взрывчатых
свойств.
1. Химически однородные взрывчатые вещества и механические
взрывчатые смеси
В этом случае особенно ясно выступает отсутствие связи
между строением и взрывчатыми свойствами; тринитрото-
луол и дымный порох представляют собой самый яркий
пример в этом отношении. В дымном порохе каждая из трех
составных частей сама по себе не взрывчата. Но механическая
сегитренная смесь постольку приобретает взрывчатые совйства,
поскольку в состав ее входит химически однородное вещество,
сало по себе являющееся взрывчатым'. Взрывчатый компонент
в Этом случае действует на остальные составные части до неко-
торой степени как инициатор. Подобное же действие может про-
исходить и от такой соли, как хлорат калия, которая вследствие
эндотермического характера своего образования распадается как
взрывчатое вещество в ударных составах и вследствие мгновен-
ного превращения вызывает превращение окружающих ее горю-
чих компонентов. Однако во всех этих случаях, идет ли речь
об аммиачноселитренных или хлоратных взрывчатых веществах,
бризантность их не переходит известных пределов.
Несмотря на минимальное количество энергии, бризантность
тринитротолуола, являющегося определенным химическим
соединением, — максимальна, а при максимальном количестве
энергии пераммона2, употребляемого для снаряжения снарядов
(1 200 б. кал), она минимальна. Поэтому твердые механические
взрывчатые смеси всегда менее бризантны, соответственно ско-
1 Неясная формулировка в оригинале. Прим. ред.
'Перхлората аммония. Прим. ред.
V. Взрывчатые свойства и химическое строение
59
рости разложения окислителя и процентному содержанию горю-
чих компонентов, как это следует из рис. 23—28.
Иначе 'обстоит дело в случае коллоидных смесей
и особенно жидкостей, которые в растворах образуют фи-
зически однородные смеси с молекулярной степенью дисперс-
ности. В этом случае взрывные волны могут распространяться
беспрепятственно. Это особенно ярко сказывается в случае
смеси толуол — те т р а н итро м ет ан *. В то время как
Нижняя сторона
Рис. 23.
Ряс. 27.
Рис. 25
Верхняя сто р”о н а
Рнс. 26.
Рис. 25 и 26. Пер-
хлорат аммония
91%. Парафин 9%
(Пераммон), d=
1,35; 1250 б. кал.
Рис. 28.
Рис. 27 и 28. Пер-
хлорат аммоиия
68,5%.Тринитрото-
луол 31,5%, zfc=l,3;
1215 б. кал.
Рис. 24.
Рис. 23 и 24.' Три-
нитротолуол, d =
«= 1.35;
900 б. кал.
Рис. 23—28. В каждом случае 65 г взрывчатого вещества подвергнуто дето-
нации в железном тигле с промежуточным детонатором из пентринита
в количестве 6,5 г; тигли устанавливались на 8-мм железных пластинках
углеводороды обычно всегда действуют в высшей степени
флегматизирующим образом, в данном случае толуол, даже взя-
тый в значительном избытке, приводит к -беспримерно бризант-
ному взрыву. То же имеет место для раствора нитробензола
в жидкой двуокиси азота (рис. 110).
Обе «физические» смеси в виде растворов детонируют бы-
стрее, чем какой-либо из известных жидких сложных эфиров,
например нитроглицерин или нитрогликоль.
’Stettbacher, Hochbrisanzstudien zu dem Thema: Sprengwirkung
u. chemische Konstitution, Z. f. Schiess- u. Sprvv. 1930, 430 и 461; 1931, 8 и 38.
60
Общая характеристика взрывчатых веществ
Промежуточный класс образуют оксиликвиты, в которых
одна составная часть жидкая, а другая — твердая. В этом
случае скорости детонации достигают таких величин, каких не
достигают смеси, составленные из двух твердых компонентов.'
Так карбен в. зависимости от степени измельчения1 дает ско-
рость детонации с жидким кислородом от 4 800 до 6 000 да/се*.
У оксиликвита, составленного на основе сажи, зависимость от
структуры поверхности проявляется еще сильнее (3 450 —
5 400 м/сек); на этом примере особенно наглядно подтверждается
правило, что скорость взрыва повышается соответственно сте-
пени измельчения одного или нескольких
компонентов до тех пор, пока не будет достигнуто состоя-
ние молекулярного раздробления.
2. Определенные взрывчатые нитросоединения ароматического
ряда
У ароматических нитросоединений, где основой является эндо-
термическое ядро бензола или нафталина, связь между
взрывчатыми свойствами и строением выступает особенно ясно и
наглядно. По мере замещения водородов ядра нитрогруппами
скорость детонации значительно увеличивается, и одновременно
увеличивается также количество энергии в молекуле взрывчатого
вещества Возрастание идет скачками, что видно из ряда взры-
вов (рис. 13—16). Нижний предел проявления в з р ы в ч а-
т ы х свойств образует, пожалуй, чисто ароматический ди ни-
тро на фтал ин, между' тем как лучше сбалансированный
динитротолуол благодаря наличию алифатической метильной
группы в смысле распада скорее более инертен. Если предполо-
жить, что испытуемый образец динитронафталина не содержит
заметных количеств тринитронафталина, то воспламеняемость и
способность к взрыву хуже сбалансированного производного
нафталина были бы больше, чем у соответствующих нитропро-
изводных толуола. В отличие от этого взрывчатость алифа-
тических нитратов исчезает уже при недостатке около
45% кислорода, так как не только мононитроглицерин, но даже
тетранитрат целлюлозы (коллодионный хлопок) с недостатком
кислорода в 44,4 % утрачивают свой взрывчатый характер.
- 139°.© О — 1И»й> О
’ Nsoun (К. F. Meyer), Techn. Fortschrittsber., т. XVI, Лейпциг
1927, стр. 165.
у. Взрывчатые свойства и химическое строение 61
Поэтому важным критерием для каждого взрывчатого вещества является
го кислородный баланс •— число, которое показывает, сколько граммов
кислорода в 100 г взрывчатого вещества или смеси недостает для полноты
.сгорания или, наоборот, имеется в избытке. Кислородный баланс дает
денную возможность классифицировать взрывчатые вещества в пределах
какой-нибудь однородной группы, так как от него зависят энергия,
бризантность, а в известной степени также н чувствительность
к У Да Р У- Знание кислородного баланса имеет решающее значение для
всех антигризутных взрывчатых веществ; точно так же его следует учиты-
вать при суждении о боевых взрывчатых смесях, и прежде всего в тех
случаях, когда речь идет о ставшей столь актуальной проблеме система-
тического уменьшения чувствительности при макси-
мально возможном сохранении кислородного баланса1.
Для облегчения таких вычислений в настоящей книге приводится с п е-
циальиая таблица. Если например поставлен вопрос; «до каких пре-
делов можно флегматнзировать 80%-ный пентринит коллодионным хлопком
<с 12% К и централитом I, чтобы ои был все же ближе к чистому пентриту
с недостатком кислорода в 10,1 %, чем к смеси пентрит—-тетрил ®°/so, то
данными в таблице величинами пользуются следующим образом:
Пентрит 80 . Нитроглицерин 12,5 . . . - Коллодионный хлопок 6 . . Иентралит! 1,5 0,8-—10,12 = — 8,100.0 0,125- 4-3,52= 4-0,44% 0.06 — 38,7 = —2,32% 0,015 - —256,7 = — 3,85% Пентрит 80 Тетрил 20 0,8 •—10,12=—8,10% 0,2 - —4,1^1 = —9,47%
Недостаток кислорода Чувствитель- ность к удару от5-кг удар- ника .... . - 13,83% 35 см - 28 см
С точки зрения взрывчатых 'свойств особенно интересен слу-
чай, когда,-при одном и том же суммарном числе нит,рогрупп
одна из них находится у одного соединения — в ядре, а у дру-
гого — в боковой цепи, как это имеет место у тетраиитро-
аналииа и три нитрофенил мети л нитрамина (те-
трила):
/СН,.
N<
| 'NO., NH2
NO2Z Х—NO2 NO^’ ^NOo
NOs NO2
— 47,4';t O — 32,2> O
В данном случае разница в бризантности значительно больше,
чем можно было ожидать по величинам кислородного баланса:
Ср. Der Kampf um das Pentrinit, Chem. Ztg. 1901, 672.
62 Общая характеристика взрывчатых веществ
именно тетрил, содержащий в боковой цепи нитрогруппу, свя-
занную с амидным атомом азота, представляет настоящее трини-
тросоединение; между тем у тетранитроанилина, у которого ни-
трогруппы расположены в ядре, молекула расшатана пятью за-
местителями, благодаря чему возникшее разложение приводит
к особенно быстрому и внезапному распаду.
В результате вступления четвертой нитрогруппы в положе-
ние 3, подвижность молекулы настолько возрастает, что уже при
медленном гидролизе на воздухе отщепляется азотистая кислота.
Эта склонность к разложению выражена в усиленной мере
у 2, 3, 4, 6-тетранитро-
фенилнитрамина и
еще больше у пента-
нитро фенилм е пи лни-
трамина — наивысшей
ступени нитрации арома-
тического углеводорода,
которую удалось дости-
гнуть Б л а н к с м а *, поль-
зуясь теми же условиями.
Рис. 29. 3 г тетранитроанилина и 3 г тетри-
ла, подвергнутые детонации в гильзе из
белой жести на железной пластинке тол-
щиной 3,5 лл2.
что и для тетра- и
пента нитрофе но лоз.
Склонность к гидролизу
у шестизамещенных соеди-
нений настолько велика^
что уже при кипячении с водой отщепляются две -нитрог.руппы
(3,5) и образуется соответствующий фенол:
/СН3
N<
I xno2
NO^’V-NOg
темп. пл. 206°
2, 4, 6-тринитрометадиметнл-
дииитранннобензол
/СН3
N<
I xno2
noY,x>no2
\4/N°2
no2
темп, пл- 147°
2, 3, 4, 6-тетранитрофеяил-
1 -мети лнитрамнн
/СНз
N<
I xno2
no2/’^no2
NO8^NO8
NO2
темп. пл. 132°
пентанитрофенилметил-
нптрамнн
Рис. 30 и 31 иллюстрируют различную бризантность соедине-
ний с тремя и четырьмя нитрогруипами в ядре (по опытам в ан-
Ду и н а).
1 Ср. С. F. van Du in, Brisante Nitro-Explosiva, Диссертация, Амстердам.
1918, A. H. К r u у t; далее: van Roxburgh u. Schepers, Verslagen Kon.
Akad. van Wetenschapen, ХХИ, 293, Амстердам, 1913.
3 Stettbacher, Chemie u. Sprengstoffideal, Z. f. Schiess- u. Sprw.
1©16. 112.
V. Взрывчатые свойствами химическое строение
63‘
Как и следовало предвидеть теоретически, расхождения при
этом параллельном опыте еще больше, чем на рис. 29. Промежу-
точное положение занимает по своей взрывчатости тринитромета-
диметилдинитра-минобензол, который в отношении взрывчатых
свойств равноценен тетранитроанилину, но в отличие от него
достаточно стоек. Следовательно стойкость бензольного
ядра нарушается лишь с вступлением четвертой нитро -
группы, между тем как одна или две нитрогруппы при наличии
атома азота аминогруппы не нарушают еще устойчивости три—
нитрофенилового комплекса.
Рис. 30. Тринитрофенил-
метилнитрамин (тетрил).
Рис. 31. Тетранитрофе-
иилметилнитрамин.
Рис 30 и 31.1,5 г каждого из указанных взрывчатых веществ,
запрессованных в медную гильзу под давлением 770 кг/смл,
подвергнуты детонации капсюлем-детонатором из грейучёй
ртути с бертолетовой солью, весом 0,5 г; взрыв произво-
дился на З-мм железной пластинке.
3. Диазосоединенйя
Обособленную группу образуют давно известные, сильно
взрывчатые соли диазония. Автор в свое время изучал
особенно энергично взрывающие перхлораты фенил-
Д и а з о н и я1 и испытывал их взрывчатые свойства сравнительно
с азидом свинца и гремучей ртутью: в отношении бризантности
диазоперхлораты (по крайней мере в количестве до 0,5 с), судя
по пробиванию жести, уступают, а в оболочке, наоборот, значи-
тельно превосходят указанные инициирующие взрывчатые ве-
щества.
Взрывчатый распад диазосоединений, в особенности солей
диазония, как например распад оглушительно взрывающегося
перхлората диазония, происходит невидимому по сле-
Die hochexplosiven Korper der Chemie, Prometheus 1916, 530 li 560.
64
Общая характерис тика взрывчатых веществ
дующей схеме
N
№
N—С1О4
Сначала оба атома азота образуют простую насыщенную мо-
.лекулу: эидотериические связи разрываются с выделением
энергии, остаток хлорной кислоты отрывается и окисляет бен-
зольное ядро, которое после этого уже во второй экзотерми-
ческой фазе распадается со взрывом. Таким образом взрыв
диазосоединения ни в коем случае не может быть срав-
нен с одновременным общим распадом, происходящим например
при детонации тринитрозамещенных бензольного ядра. Подобно
распаду дназосоединения протекает вероятно и взрыв ароматиче-
ских перекисей, например перекиси бензоила.
4. Затухание взрывной волны пластичных и желатинообразных
нитроглицериновых взрывчатых веществ
Своеобразное колебание свойств и непостоянство жидкого и
желатинированного нитроглицерина, в отношении восплаМеж-
:няя, проявляющиеся при хранении, представляют всем известное
явление старения динамитов, которое неизбежно происходит уже
через несколько дней и в результате которого первоначальная
скорость детонации падает с 7 000—6 000 м/сек до 2 000 и даже
1 000 м/сек. Эти факты, охотно оставляемые заводами без вни-
мания, стали в последнее время предметом подробных исследова-
ний, прежде всего Государственного химико-технического инсти-
тута в Берлине 1 и лаборатории взрывчатых веществ Московского
высшего технического училища Зелле (Государственный
химико-технический институт в Берлине) на основании свои^
опытов пришел к выводу, что желатиндинамит в патронах диа-
метром до 30 мм, подвергнутый инициированию капсюлем-дето -
натром № 8 в толстостенных железных трубах, уже через три
недели не дает полной скорости детонации, равной около
6500 м/сек. Дзержкович и Андреев считают возможным
объяснить это уменьшение скорости превращением обоих а л л е-
л -о т р о пн ы х форм нитроглицерина, что является
’ Selle, Versuche liber die Detonationsfahigkeit u. Explosionsgeschwindig-
keit von Gelatinedynamit, Z. f. Schiess- u. Sprvv. 1929, 469—474.
3 Ober die Eigenschaften der Nitroglycerin-Is-omeren; там же 1930, 3>53 и 400.
V. Взрывчатые свойства и химическое строение 65
ошибкой Ч Напротив, Наум приписывает это явление физи-
ческим причинам и защищает взгляд, что колебания скорости
детонации следует искать в небольших изменениях чисто внеш-
них влияний, какими являются например содержание воздуха и
особенно вязкость.
Что ни то, ни другое объяснение не может считаться верным,
доказывает ни т р о г л ик о л ь, который, несмотря на свою
сравнительно с нитроглицерином меньшую вязкость, детонирует
почти всегда с одною и тою же низшей скоростью. Далее, ока-
зьтвается, что сильно замерзший, правильно закристаллизовав-
шийся нитрогликоль от капсюля № 8 в железных тиглях вообще
не детонирует, а только дефлагрирует. То же имеет место в случае
сильно замерзшего гремучего студня. Совсем иное наблюдается
в случае смеси тетранитрометан — толуол; несмотря на
210 г гремучего студня, 40 г 250 г гремучего студня. 170 г гремучего студня, 80 г
пикриновой кислоты (дето- аммонпентринита.
натор).
Рис. 32. В каждом случае взрыва патрон привязывался к ребру 12-jujk
железной пластинки и воспламенялся от капсюля-детонатора № 8; пла-
стинки были подвешаны в воздухе.
чрезвычайно сильное флегматизирующее действие углеводорода,
скорость детонации этой смеси не снижается и при отрицатель-
ном кислородном балансе в 13,4% приводит к наивысшему бри-
зантному действию (рис. 115). В данном случае агрегатное состоя-
ние, вязкость и присутствие воздуха не играют никакой роли:
наивысшая, ни с чем несравнимая скорость детонации сохра-
няется во всех случаях.
Ясно выраженное непостоянство и скачкообразность в отно-
гпешти детонации, свойственные азотнокислым сложным эфирам
алифатических многоатомных спиртов, основывается вероятно
на природе этих соединений, причем на отдельные явления ока-
„ В более поздней работе К. К. Андреева (см. Безопасность труда в гор-
ной промышленности 1933 г., стр. 21) причины старения динамитов выра-
жающиеся в уменьшении скорости детонации и восприимчивости к капсюлю-
утенияТ°₽У’ СЧИТаЮТСЯ неопределенными и требующими дальнейшего из-
К этому же мнению склоняется невидимому и сам Штетбахеп Г™ сьр
miker-Zeitung 71, 719 (1934 г.)]. Прим. ред. тетоахер (см. Che-
5 Зак. 3171. — ТПтетбахер.
66 Общая характеристика взрывчатых веществ
зывают известное влияние особые химические или физические
причины. Самым надежным и действительным средством разви-
тия максимальной скорости детонации является «пентринитиро-
вание» динамита к этому заключению, кроме вышеуказанного
опыта с 25G г гремучего студня, хранившегося 16 дней, приводят
рис. 100 и 153, служащие тому наглядными примерами.
1 Т. е. введение в динамит определенного процента так называемого
пентринита. Прим. ред. Stettbacher, Hochbrisanz-Studien III: Dynamit u.
Pentrinit im plastischen und im gefrorenen Zustande, там же, 1931, 8—10.
ГЛАВА ТРЕТЬЯ
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ИЗ ТЕОРИИ ВЗРЫВЧАТЫХ
ВЕЩЕСТВ
I. Взрывчатые и метательные средства
Дать четкое понятие о взрывчатом веществе,
равно как ио взрыве, трудно, хотя практика и предъявляет
определенные требования такого рода.
Основное, без чего немыслим процесс взрыва, — это .положи-
тельное выделение теплоты, которое дает возможность
раз начавшемуся разложению развиваться самостоятельно
дальше и, быстро прогрессируя, в своем развитии достигнуть
скорости детонации. Будет ли эта теплота экзотермического или
эндотермического происхождения — безразлично; необходимо
только одно, чтобы взрывчатый распад проходил с выделением
энергии. Без этого условия ни один взрыв не может иметь
места. Так например оксиликвитная смесь, состоящая из по-
ристого угля и жидкого кислорода, — взрывчата, а жидкая угле-
кислота— .не взрывчата, хотя обе системы при их переходе
в углекислый газ приводят к одному и тому же конечному со-
стоянию, характеризующемуся почти одинаковым увеличением
объема. Поэтому справедливо общее положение, что если си-
стема требует для своего превращения постоянного |Притока
энергии извне, то она не обладает взрывчатыми свойствами. Это
свойствах ряда щавелево-
зложение только тогда со-
язано с экзотермине-
Т епловой эффект
(в б. кал}
—16,7; не взрывчата
4- 5,9; взрывчатые свойства
выражены очень слабо
-f-17,3; взрывчата
открытия нитроглицерина,
под взрывчатым веществом понимали твердую горючую массу, ко-
торая, будучи воспламененной пламенем или искрой, мгновенно
превращается в газы и затем благодаря выделению большого
5й
очень хорошо можно проследить на
кислых солей тяжелых металлов. Ра;
вершается со взрывом, когда оно св
с к и м тепловым эффектом:
Р еакция
РЬС2О4 — РЬ (тверд.) 2СО2
СиС2О4 = Си (тверд.) 2СО2
HgC2O4 = Hg (жидк.) 2СО3
Во времена дымного пороха, до
68
Основные понятия из теории взрывчатых веществ
количества тепла занимает в тысячи раз больший объем, так что
ближайшая окружающая среда, оболочка, испытывает мощное
давление. В настоящее время характерным для взрывчатого ве-
щества считают способность его выделять в момент взрыва газы,
нагретые до высокой температуры и обра-
зующиеся в кратчайший п р о ме ж у т оче в р е м е н и.
Это определение распространяется на твердые, жидкие и газо-
образные тела, как на экзотермические, так и эндотермические.
Исключений из этого общего определения до настоящего вре-
мени не наблюдалось. То обстоятельство, что твердый карбид
(ацетиленид) серебра, получаемый из аммиачного раствора
азотнокислого серебра, •
AgaCa == 2Ag + 2С -f- 87 6. кал
разлагается при взрыве с сильным звуком и появлением пламени
на две негазообразных составных части—серебро .и углерод —
является кажущимся противоречием и объясняется без всякой
натяжки тем, что это соединение чаще всего содержит небольшое
.количество примесей (например Ag2O), которые при взрывчатом
распаде дают некоторое количество газов. Эти газы и непосред-
ственно прилегающий воздух благодаря теплоте разложения рас-
ширяются, и таким образом получается явление взрыва. Чистый
продукт, точно отвечающий формуле AgzCg, будучи воспламенен
в безвоздушном пространстве раскаленной проволокой, не обна-
руживает взрывчатого действия.
В этой связи следует назвать также и те переходные смеси,
которые в качестве своего рода промежуточной ступени обра-
зуют мост от термита к взрывчатому веществу; например п о-
р о ш к о о бр азн ы й алюминий в смеси с хлоратом
калия сгорает в нелетучую окись алюминия (темп. пл. 2500°)
с выделением хлористого калия, переходящего в парообразное
состояние лишь около 1 000°; однако, несмотря на это, вследствие
огромного выделения теплоты достигается высокое и мгновенное
давление паров. В действительности, будучи насыпана без утрам-
бовки в железный тигель или мортирку, при воспламенении обык-
новенным бикфордовым шнуром эта смесь взрывает с резким
звуком, но не обнаруживает взрывчатого действия. Подобным
же образом следует объяснить реакцию между щелочными
металлами и водой или кислотами: в этом случае мгно-
венно образуются сперва нелетучие окиси, затем гидроокиси
с выделением такого количества тепла, которое не только дово-
дит прилежащую жидкость до максимальной упругости взрыва,
но также обращает часть остающегося металла в пар. Но. и здесь
детонирующее действие также маскируется снопами искр и пуле-
метным треском того же характера, который получается напри-
мер при погружении 1 кг металлического натрия в воду.
Если рассматривать взрыв как мгновенное возникновение и
увеличение объема газообразных продуктов, то противополож-
I. Взрывчатые и метательные средства
69
ным или отрицательным понятием взрыва будет взрыв
разрежения — мгновенное исчезновение или уменьшение
объема газообразных продуктов. Взрывы разрежения могут про-
исходить во всех тех случаях, когда тазы реагируют с уменьше-
нием объема, если только при этом .не происходит компенсации*
уменьшения объема вследствие теплового эффекта, как на-
пример в случае гремучего газа1.
Метательные средства представляют собою взрывча-
тые вещества с регулируемой скоростью горения. Так например
современный ружейный порох состоит почти из чистого пирокси-
лина, а орудийный порох — из смеси пироксилина—нитроглице-
рина (1 :1), взрывающей еще более энергично; оба они однако
благодаря особому процессу — желатинизации — утрачивают
мгновенность горения
и приобретают спо-
собность к прогрессив-
ному развитию давлений.
Поэтому резкое разли-
чие между бризантными
и небризантными взрыв-
чатыми веществами от-
сутствует, тем более что
каждый из названных
порохов можно подверг-
нуть детонации с бри-
зантностью его компо-
нентов, если только для
воспламенения их приме-
нить вместо капсюля-
воспламенителя сильный
Рис. 33. Действие высокобризантного веще-
ства в толстостенной стальной трубе.
капсюль-детонатор.
На рис. 33 представлена цельнотянутая стальная труба (20 X 42 лл)
до взрыва и после взрыва пентринита. */s толстостенной трубы разбито
на бесчисленное множество осколков, и на железной плите осталась только
тонкая зазубренная полоса (ср. стр. 336—337). Если взять современное поле-
вое орудие, у которого толщина стенок обычно меньше диаметра канала,
то в этом случае должно было бы произойти по крайней мере такое же
разрушение канала ствола, если 'бы вместо прогрессивно горящего пороха
было взято равное по силе взрывчатое вещество, но детонирующее
со скоростью не менее 8000 я/сек. Преждевременный взрыв
в канале орудии, при котором разрывной заряд преодолевает сверх того
1 Термин «взрыв разрежения» вводится впервые в нашу литературу
по ВВ, соответствует немецкому Implosion и противоположен Explosion; вы-
текает из определения, даваемого Штетбахером и другими. Оба явления
взрыва сопровождаются мгновенным повышением давления в месте взрыва,
но при взрыве (explosion) в обычном понимании этого явления увеличи-
вается объем газообразных продуктов, а при взрыве разрежения объем га-
зообразных продуктов уменьшается и получается разрежение в месте
взрыва. Прим, ред
70
Основные понятия из теории взрывчатых веществ
прочные стенки снаряда, приводит, естественно,' к значительно меиыиему
эффекту. Обыкновенно ствол орудия в месте взрыва настолько разду-
вается, что образуются полосы и продольные трещины.
Для порохов характерно прежде всего то, что образова-
ние газообразных продуктов и связанное с этим
повышение и .распределение давления внутри орудийного и ору-
жейного ствола происходит в некоторый промежуток
времени. От этих факторов зависит -в высокой степени как
тип орудия, так и его балистическая мощность. Живая сила сна-
ряда .(дульная энергия) не является результатом одного давления
(например удара газообразных продуктов при воспламенении),
НО1 составляет сумму непрерывного ряда давлений, которые от
снарядной каморы, до дульного среза действуют на дно снаряда.
Нижеследующая диаграмма представляет нарастание давления
трех порохов, сгорающих с различной скоростью («живых»),
Рис. 34. Ход развития давления и работы пороховых газов в ка-
налах орудий различной длины.
в орудиях различной длины. Нормальный порох примерно со-
ответствует бездымным ружейным порохам. В момент воспла-
менения 1начинается образование газов; ио пока давление до-
стигнет такой величины, чтобы преодолеть инерцию тяжелого
снаряда и заставить его двигаться, .проходит еще некоторый
очень короткий промежуток времени. Поэтому движение начи-
нается за нулевой точкой, быстро возрастает до -момента макси-
мального давления и затем постепенно уменьшается в направле-
нии к дулу. Заштрихованные площади представляют общий
импульс (= давление X (время), сообщаемый снаряду порохом;
участки площади, выкодящие за длину ствола, представляют
тот остаток энергии, который теряется с пороховыми газами,
вылетающими ив дула.. Согласно схеме наилучшее энергетиче-
ское использование нормального пороха имело бы место
в канале винтовки длиною в 92 калибра;- но для значительно
более длинноствольного сверхдальнобойного орудия оно было
бы совершенно неудовлетворительно, так как нарастание энер-
I. Взрывчатые и метательные средства
71
гии на дополнительном участке канала орудия слишком малов
чтобы сообщить снаряду еще более значительное ускорение.
Идеальный порох дает исключительно выгодное разви-
тие пороховых газов в канале винтовки, равномерное среднее
давление, благодаря которому к оружию предъявляются мень-
шие требования, оружие упрощается в конструктивном отноше-
нии и теряется очень немного дульной энергии. Метательное
средство с такой ровной кривой давления на практике не встре-
чается. Подобном же обравом протекает работа сверхмощ-
ного пороха («ультрапорох») (еще не осуществленного) для
скоростей ружейной пули в 1500 м/сек или даже выше. В этом
случае давление удерживается в период наибольшего нарастания
на верхнем' пределе в 4000 ат, так как только этим способом
снаряду может быть сообщена сумма количеств движения, ко-
торая дает ему возможность приобрести такие начальные ско-
рости. Этому требованию удовлетворяет германская пехотная
винтовка (Ordonnanzwaffe); как будет указано ниже, «теоретиче-
ское» максимальное давление в этом случае уже при
то = 889 м/сек достигает 4560 кг/см2, конечно только на одно
мгновение. Соответственно этому такие же сверхскорости могут
быть получены в каждой пехотной винтовке, если применить
достаточно большой заряд нормального пороха..
Для 28-сантиметрового орудия, имеющего снаряд
весом 340 кг с начальной скоростью 850 лг, при пороховом заряде
93,2 кг и объеме пороховой каморы в 84,3 л получается следую-
щее распределение энергии (на 1 кд пороха):
Работа ускорения снаряда (дульнан энергия) ...........312 б. кал
Работа ускорения газов (расширение)................... 27» „
Работа трения •...................................... 19
Отдача теплоты стволу................................226
Остаток теплоты (теплота в выброшенных из канала горячих поро-
ховых газов).................... . ,................516 „
1100 б. кал
Наивысшее давление газов было .вычислено 2900 ат; оно же
у дула 1000 ат. Среднее давление газов в германской пе-
хотной винтовке составляет 3201 ат. Сечение, на которое
приходится наивысшее давление, определено Кранцем1 по-
средством оптического измерителя отката в расстоянии 95 мм от
первоначального положения дна снаряда; к этому сечению по
(вычислениям должно сгореть около 70-—75% порохового за-
ряда. Сгорание заряда весом в 3,2 г происходит в 0,601 сек., т. е.
приблизительно за то же время, которое необходимо для про-
хождения дайны канала пулей. Для орудий обе величины больше:
так например 40,64-ои снаряд крупповского орудия L/50 прохо-
дит канал его за Уто сек.
1 Lehrbuch der Ballistik, Берлин 1926.
72
Основные понятия из теории, взрывчатых веществ
Наиболее совершенным образом энергия используется в ка-
нале винтовки. Но даже и в этом случае только 35% общей
энергии превращаются в движение. Для швейцарской пехотной
винтовки полезный эффект при начальной скорости 805 м/сек*
весе пули 11,3г и пороховом заряде 3,2 г, выделяющем 90 б. кал/г,
вычисляется следующим образом.
tTVifi
Живая сила пули — по формуле —g , где масса т равна весу
пули G, деленному на ускорение силы тяжести g:
G-v° 11,3-8052 „,0,ло
~ ~2 '9 80 ~ гм (граммометров).
Механический эквивалент энергии метательного заряда:
3,2 900 - 426,9 = 1 229 472 гм.
... „ дульная энергия • 100
Коэфнцнент полезного действия = —------------------=
энергия метательного
заряда
378 708-100 _ЗО8о-
1229 472 ~ -
В 1884 г. 1 г дымового пороха давал наивысшую дульную
энергию 50 ет; в 1905 г. бездымный пластинчатый порох давал
уже 123 кглг. Если вычислить всю энергию в больших калориях,
точдля дымного пороха получается 265 кем и бездымного 382 кгм;
следовательно ® первом Случае теряется более чем 4/е, а во вто -
ром— приблизительно 2/з метательной энергии. Если большая
часть потерь объясняется потерями тепла, то все же значитель-
ное количество энергии теряется благодаря несовершенству
передачи по короткому каналу ствола; «поэтому сверхдально-
бойные орудия, стрелявшие по Парижу, имели по сравнению-
с калибром необычно большую длину (стр. 319).
Совершенно очевидно, что при таком использовании энергии
и -скоростей снаряда осколки снаряда, если последний
снаряжен даже самым бризантным взрывчатым веществом, ни-
когда не могут достигнуть скорости пушечного снаряда, потому
что путь, на котором может действовать давление детонации
газов взрыва до разрыва стального корпуса снаряда, слишком
мал, чтобы отдельный осколок получил необходимую для этого
энергию. Все же Б ю р л о вычислил, что скорость металличе-
ских осколков при взрыве шнейдерита в цинковом ящике соста-
вляет 2450 м/сек.
Скорость снаряда зависит от требований, предъявляемых
к орудию. Наряду с максимальным давлением решающее значе-
ние имеет также среднее давление. Среднее давление
есть то давление, которое получалось бы в канале орудия, если
сумму давлений, образующихся в течение выстрела от среза за-
твора до дульного среза, привести к некоторой средней величине.
/. Взрывчатые и метательные средства 73
Так, среднее (идельное) давление германской винтовки М/981,
графически выражающееся средней линией между наивысшим'
и «аинизшим давлениями, идущей 'Параллельно оси абсцисс
(рис. 123), составляет около 1600 кг/см2, а вычисленное по*
нижеследующей формуле выражается близкой цифрой —
1530 кг/см2. Между тем действительное максимальное давление-
(имеющее место быть может только в течение одной миллионной
секунды) достигает 4561 кг/см2. Предел упругости луч-
шей никелевой орудийной стали2 составляет только около
5000 кг!см\ между тем как сопротивление на разрыв достигает-
Рис. 35. Максимальная дальность стрельбы н высота подъема снаряда орудия
сверхдальней Ътрельбы образна 1918 г. по сравнению с 30,5-сж снарядом
пушки Круппа L./40.
6800 кг/см2. Поэтому практически переходить давление
в 5000 кг/см2 ни в коем случае нельзя, хотя в единичных опытах
стрельбы, например при определении вибрации старого ствола,
Давление можно доводить до 6000 ат, т. е. довольно близко
к пределу текучести.
Для вычисления среднего давления (Dm ) Гейден-
Рейх дал формулу:
• <7 • 1,0333’
1 Rohnе, Gemeinverstandliches aus dem Gebiete der inneren Ballistik,.
Z. f. Schiess- u. Sprvv. 1981, 162; 1932, 258, 289, 333, 371; P. Curti, Schweiz.
Monatsscbrift f. Offiziere aller Waffen 1932, № 12.
2 L. Hahnert, Geschiltz u. Schuss, Берлин 1928, 147.
74
Основные понятиялз теории взрывчатых веществ
где G — вес снаряда, получающего ускорение, L — вес порохо-
вого заряда (половина которого получает ускорение),^—дуль-
ная скорость снаряда, s— путь снаряда в канале, q — поперечное
сечение снаряда, g — ускорение силы тяжести.
Например для 21 -см сверхдальнобойного снаряда весом 120 кг при весе
порохового заряда 200 кг и начальной скорости 1700 м/сек среднее давление
D„
(120+100) • 17002
2 • 9,81 • 33 • 10,52 - к -1,0333
=:= 2750 кг/см~,
т. е. выше среднего давления германской винтовки (Ordonnanzgewehr), рав-
ного 1530 кг/см2, что прн очень больших начальных скоростях вполне
понятно * *.
Быстрота, с которой порох сгорает в оружии, называется живостью;
это свойство выражается отношением средней давления газов
к максимальному:
По Гейденрейху различают пороха мощные ч=0,30—0,45 (мортиры);
пороха средней мощности у = 0,45—0,60 и пороха маломощные rj = 0,60—0,75
'(винтовки, орудия настильной стрельбы).
Такого рода деление применяется только для определенного типа
оружия и пуль или снарядов и не является общим для всех случаев.
Например для германской пехотной винтовки со слабым пироксилиновым
порохом
_153О-ПЧИ
Ч~4561-0’34’
такое число соответствует боевым порохам орудий навесного огня. По этой
характеристике один и тот же порох для одного оружия может быть
бризантным, для другого слабым.
После этих основных положений из «термодинамики в канале
орудия» приведем некоторые данные из внешней б а ли-
ст и к и. Пренебрегая кривизной земли, для безвоздуш-
ного пространства можно принять следующие формулы:
для сверхдальнобойного снаряда при v0 = 1600 м/сек наибольшая
теоретическая дальность полета составляет:
« 2 1601)2
®o8sin2a=-|- (при 45°) = -g-gp — 261 км-,
высота траектории (теоретическая):
c/02sin‘2a
2g
16002 - 0,7071а
2 • 9,81
— 65,2 км\
1 Ср. также R о h и е, Gewaltige Steigerung der ballistischen Leistung
•der Gewehre, Z. f. Schiess- u. Sprw. 1931, 397—399 (формулы для вычисления
• среднего давления дают слишком низкие величины).
I. Взрывчатые и метательные средства
75.
наибольшее время полета (теоретическое):
fpsina
1600 • 0,7071
4,905
= 231 сек.
Высота траектории и дальность полета сильно уменьшаются
вследствие сопротивления воздуха, и, как можно видеть из при-
меров, приведенных на стр. 303—304, даже при самых благо-
приятных условиях действительная дальность полета достигает
не больше 60% теоретической.
1. Снаряд или ракета
Проблема многократного увеличения наивысших скоростей
полета снаряда, а тем самым м полет, подобно метеорам, с земии
в мировое пространство материальных тел По траекториям, не
подверженным могущественному действию силы тяжести, ранее
казалась абсурдной и балистически неразрешимой, К разреше-
нию этой проблемы за последние десять лет подошли «плотную.
Все то, что теоретики межпланетных сообщений и конструкторы
ракет вычислили и сконструировали до настоящего времени,
имеет целью осуществление этой мысли в будущем. И так как
ракета в качестве чего-то среднего между снарядом и самолетом,
имеет свое будущее и с военной точки зрения, мы кратко оста-
новимся на этом вопросе.
Старейшим и невидимому наиболее действительным средством метания
тела на значительную высоту над поверхностью земли в мировое простран-
ство является стрельба из орудия. 120-кг снаряды орудия сверхдальней
стрельбы, стрелявшего по Парижу, поднимались в воздух на высоту
около 49 км и падали в расстоянии 128 км от места выстрела. Если соответ-
ствующую начальную скорость увеличивать все больше и больше, то вер-
шина траектории также поднимается все выше и выше, а сама траектория
удлиняется, так что полет снаряда в конце концов совершается по кривой,
параллельной поверхности земли, т. е. снаряд после этого не падает
на землю, а движется около нее, подобно сателлиту. Это было бы возможней
только в том случае, если бы снаряд был выстрелен с некоторой высоты
горизонтально по отношению к поверхности земли и с теоретической
начальной скоростью 7897 м/сек. В действительности такое движение сна-
ряда не может быть достигнуто ни при какой, даже еще ббльшей, ско-
рости, так как сопротивление воздуха при горизонтальном выстреле можно
•было бы преодолеть только при почти бесконечно большой начальной
скорости. Чтобы вывести какое-либо тело из поля действия сил земного
притяжения, остается только стрельба под некоторым углом с начальной
скоростью 11 050 м/сек. В этом случае снаряд пробил бы сначала слой атмо-
сферного воздуха, а затем летел бы в бесконечные высоты мирового про-
странства по траектории, представляющей параболу, и никогда больше не
возвратился бы на землю. Однако и здесь скорость должна значительно
превосходить вычисленный 11-кж предел вследствие сопротивления воздуха
в начале полета снаряда.
Скорости этого порядка превосходят однако наши технические воз-
можности, причем препятствия заключаются не столько в требующейся
Для этого энергии пороха, сколько в совершенно недостаточной прочности
наших лучших сортов орудийной стали, необходимой для сопротивления
давлениям пороховых газов при температурах горения 4000°. Достигнуть
необходимого запаса энергии можно было бы в крайнем случае посрел-
76 Основные понятия из теории взрывчатых веществ
ством очень сильного, весьма плотного и сконцентрированного в большой
каморе заряда взрывчатого вещества! особенно, как это видно на примере
орудия сверхдальной стрельбы, если работу метательного заряда передать,
снаряду с исключительно высоким коэфициентом полезного действия
в очень длинной сравнительно с калибром орудия трубе. Но, с другой
стороны, одновременно необходимо иметь сталь, которая выдержала бы
давление раскаленных пороховых газов нс только максимум 5000 ат, на
и 20000 ат. Эту непреодолимую пока трудность невозможно Обойти путем
последовательного выстреливания на полете одного или нескольких снаря-
дов нз основного снаряда, так как этому сложному, вызывающему сильное
сопротивление воздуха снаряду, тоже нельзя сообщить сразу требующуюся
иачальную скорость.
Следовательно, работая над снарядом в указанном направлении, невоз-
можно достигнуть больших дистанций и тем более проникнуть в мировое
пространство. Наоборот, обратный принцип — явление отдачи при в ы-
стреле — приводит к значительно большим, почти космическим скоростям;
остается, собственно, непонятным, почему наши специалисты до настоящего
времени не обратили внимания на этот простой и -обещающий безграничные
возможности -факт.
Если произвести выстрел из горизонтально подвешенной винтовки, т<
не только пуля и пороховые газы выбрасываются из канала с определенноь
скоростью, но и винтовка, вес которой приблизительно в 400 раз больше
движется вследствие удара газообразных продуктов горения в обратное
направлении. Если представить себе специальную винтовку, из которой
можно было бы последовательно произвести два, три и больше выстрелов,
прежде чем она успела бы замедлить свое движение от предшествующей
отдачи, то отдельные скорости складывались бы в равномерное ускорение
в направлении, противоположном выстрелу. По закону равенства действия
и противодействия тот же процесс должен происходить и в безвоздушном,
пространстве; не -менее очевидно, что отдача получится и при (выстрел-
холостым зарядом, так как молекулы, вылетающие нз канала ствола
в форме сильно сжатых пороховых газов, представляют не что иное, Kai
бесконечно малые снаряды.—-частицы массы, которые соответственно своей
сумме, т. е. весу порохового заряда и скорости вылета, сообщат винтовке
совершенно определенную силу отдачи. Если вместо пороха, содержа
щего азот (энергетически -менее производительного), взять углеводороды
выделяющие значительно большее -количество тепла, и если например
взрывообразно выбрасывать из специального сопла через короткие проме-
жутки времени смесь бензина и жидкого кислорода, то это и составит
Принцип действия современного снаряда-ракеты.
Наилучшим энергетическим материалом явился бы гремучий газ,
который выделяет 3800 б. кал на 1 кг и имеет скорость вспышки около
4000 м/сек, между тем как употребительные сорта моторного топлива обла-
дают несколько меньшей энергией и скоростью горения около 3000 м/сек.
Однако и они дают еще достаточно высокий коэфициент полезного дей-
ствия, т. е. химическая энергия метательного вещества, его скорость
вспышки и количество газов, выбрасываемое с каждым- взрывом, позволяют
сообщить ракете ускорение, требуемое для возможно быстрого достиже-
ния максимальной скорости. Ракета отрывается от земли тотчас же, как
только ее ускорение в секунду превосходит таковое силы тяжести, рав-
ное 9,81 м. При ускорении нетто 20 м (равном 30 м собственного ускорения
за вычетом 9,8 м земного ускорения) через 100 сек. была бы достигнута
скорость 2000 м/сек, и ракета уже через несколько минут двигалась бы
в самых высоких слоях воздуха без трения. Так например для почтовой
ракеты из Европы в Америку время полета, принимая за исходные данные
300 кг горючего и 30 кг полезного груза, вычислено в 25 мин. Воздушная
торпеда в качестве «управляемого с расстояния» военного снаряда могла вы-
полняться на высоту 1000 км и точно попасть в цель. При скорости полета
не менее 3000 м/сек сообщение движения ракете стоило бы не дороже, чем
движение от обыкновенного мотора.
I. Взрывчатые и метательные средства
77
2. Воспламенение или начальный импульс
Взрыв через влияние
В отличие от легко воспламеняющегося дымного пороха бри-
зантные взрывчатые вещества требуют для взрыва сильного
источника воспламенения или начального
импульса — удара от взрыва небольшого заряда гремучей
ртути или азида свинца,- в форме капсюля-детонатора. Если раз-
ложение началось, то за ним следует «детонация1» с исключи-
тельно большой скоростью — до 9000 м/сек.
Сущность воспламенения (инициирования) по современным
представлениям заключается прежде всего в том, что взрывчатое
вещество под влиянием мгновенно развивающегося, чрезвычайно
высокого давления газов детонатора разлагается в месте дей-
ствия на него начального импульса. Соседние частицы взрывча-
того вещества воспринимают удар, который в виде постоянной
волны давления механически распространяется затем от слоя
к слою по всей массе. Возможно, что непосредственной причиной
воспламенения является адиабатическое нагревание, про-
изводимое огромным давлением газообразных продуктов взрыва
гремучей ртути. Например достаточно уже давления сжатия
в 200 аг, чтобы нагреть воздух от О до 1000°, так что в резуль-
тате удара газообразных продуктов детонатора, сжатых до де-
сятков тысяч атмосфер, возникают чрезвычайно высокие темпе-
ратуры, которые, естественно, могут вызвать детонационный рас-
пад взрывчатого вещества. В действительности наилучшими ини-
циирующими свойствами обладают те взрывчатые вещества, кото-
рые разлагаются с -большой скоростью детонации, между
тем как богатые энергией, но имеющие меньшую скорость раз-
ложения соединения заметно менее активны. Что «давление дето-
нации», или «бризантность», взрывчатого вещества следует счи-
тать «основным фактором инициирующего действия», довольно
наглядно видно из опытов взрыва одного и того же гремучего
студня (рис. 36 и 37) в одном случае сильным, но детонирую-
щим с несколько меньшей скоростью циклотриметилен-
тринитрамином (гексогеном) и в другом случае менее
сильным (по расширению в свинцовом цилиндре), но быстро де-
тонирующим нитропентаэритритом.
Взгляд, что взрывчатый распад является следствием меха-
нического удара и возникающего благодаря этому в кратчай-
ший промежуток времени почти адиабатического нагревания со-
ответствующие частиц, совпадает с представлением, что детона-
ция взрывчатого вещества происходит от удара и перегрева. На-
пример действие удара ударника копра объясняется
прежде всего предположением, что теплота, возникающая в ре-
зультате превращения исчезающей энергии движения, нагревает
частицы, по которым произведен удар, до температуры, при ко-
78
Основные понятия из теории взрывчатых веществ
.торой происходит мгновенное повышение скорости разложения
до скорости взрыва. Наоборот, при перегреве, сгорании
взрывчатых веществ, образующиеся в месте горения газы уплот-
няются до давлений, которые, когда нет свободного выхода^ вы-
зывают ударную волну, а затем взрыв всего заряда. На этом
явлении основаны, возможно, различные загадочные случаи
взрыва.
Но приведенные объяснения оказываются неудовлетворитель-
ными, коль скоро приходится говорить об известном явлении
передачи детонации на более или менее значительные
расстояния, о так называемом взрыве через влияние.
Взрывная волна уподобляется звуковой волне в том отноше-
нии, что она в смысле акустических явлений резонанса передается
Рис. 36. 50% гексогена. Рис. 37. 50° '0 пентрита,
смешанные каждый с 50% гремучего студня.
Рис. 36 и 37. Вид отверстия, пробитого 32 г взрывчатой
смеси одинаковой плотности, равной 1,6, в 8-лои железной
пластинке.
по воздушной среде на те же самые или другие взрывчатые ве-
щества и может непосредственно вызывать детонацию.
Это явление подтверждено опытным путем. Так, чрезвычайно
чувствительный иодистый азот может быть взорван от
звука с более, чем 60 колебаниями в секунду или от звука своего
собственного взрыва, если взрывные волны собирать в вогнутом
зеркале и отражать на другую пробу. Явлением взрыва «через
влияние» можно было бы по Маху объяснить также взрыв
нитроглицерина, помещенного между двумя вогнутыми зеркалами
с совпадающими осями; различные несчастные случаи объяс-
няются такой передачей на расстояние. Таков например часто
упоминаемый случай взрыва в Шюрполе-на-Рейне в 1895 г. На
транспортное судно производилась погрузка большого количества
динамита, во время которой взорвалось 20 000 кг уже погружен-
ного динамита. На берегу стояли три тачки с динамитом по 175 кг
I. Взрывчатые и метательные средства
79-
иа каждой; две из них, находившиеся на расстоянии в 22 и 28,5 л,
взорвались через влияние, третья же, находившаяся на расстоя-
нии в 48 м, осталась невредимой. Были ли это действительно
взрывы через влияние, а не взрывы от механического дей-
ствия разлетавшихся осколков, — остается неясным. Во всяком
случае тот, кто видел, как открыто уложенные детонирующие
динамитные патроны не только не воспламеняются от взрыва
таких же патронов, уложенных в расстоянии 2-—3 см, но даже
отбрасываются, как снаряды (с небольшим .раздроблением со
стороны взрыва), не удовлетворится такими объяснениями.
При всем том, согласно обширным опытам Б ю р л о передача
взрыва на расстояние наблюдается в отдельных случаях и без
всякой возможности непосредственного механического воздей-
ствия со стороны активного заряда на пассивный заряд. Так,
в одном случае заряд был взорван в результате взрыва другого
заряда, хотя они были разделены большой толстой стальной пли-
той: пример настоящего взрыва через влияние!
После колоссального взрыва французского склада взрывчатых
веществ в Боссенке (дельта Роны) 4 июня 1918 г., одновременно
уничтожившего 6500 т порохов и взрывчатых веществ, по пору-
чению Commission des Substances explosives были подвергнуты
широкому изучению все факторы, которые оказывают влияние
на передачу взрыва на расстояние С целью установления зако-
номерностей, явления изучались на самых разнообразных взрыв-
чатых веществах, причем заряды брались от 50 г до нескольких
тонн. При этом было найдено, что если активный заряд (с) пи-
криновой кислоты весом 50 г в состоянии еще инициировать
такое же количество пикриновой кислоты, находящейся на рас-
стоянии 15 см, то соответствующие активные заряды (с„ ) соста-
вляют: для тринитротолуола 64, для тетрила — всего 28 и для.
безопасного состава Ф а в ь е даже 2500 г.
Коэфициент передачи или чувствительности
Г £
4= — согласно этим исследованиям составляет
С1
для пикриновой кислоты по отношению к пикриновой же
50
кислоте 1,
50
Для
Для
для
тринитротолуола по отношению к пикриновой кислоте
^=0,78,
64
50
тетрила по отношению к пикриновой кислоте = 1,80'
ZO
50
2500 = °’ °2'
малочувствительного состава Фавье
1 L. Vennin, F. Burlot, Н. Lecorche, Les Poudres et Explosifs,.
Париж 1932, стр. 203—210; русское издание 1936 г., стр. 187—-194.
80 Основные понятия из теории взрывчатых веществ
На основании этого зависимость между расстоянием
передачи d (в метрах) и взорвавшейся массой взрывчатого
вещества с (в килограммах) выражается равенством
d=k Ус,
причем множитель к зависит от плотности и содержания влаги
во взрывчатом веществе и других физических условий окружаю-
щей среды. Для надземного склада взрывчатых веществ (без ва-
лов) к -принимается равным приблизительно 2,5. Таким образом
на основании лабораторных опытов, подтвержденных при про-
верке в большом масштабе, можно вычислить требуемые дистан-
ции, при которых передача взрыва детонацией не может иметь
места и которые действительны для всякого взрывчатого веще-
ства и склада, рассчитанного на любое количество взрывчатых
веществ. При этом различают максимальное расстояние De, при
котором передача еще имеет место и расстояние Dg, при кото-
ром получается уже достаточная безопасность. Так например
относительные расстояния Ое и Ds на открытом воз-
духе составляют: для аммиачноселитренного взрывчатого ве-
щества 3 и 9, для мелинита 58 и 67 и для еще более чувстви-
тельного гурдинамита 98 и 123.
3. Взрывы на открытом воздухе
Упругое действие давления
При больших взрывах на открытом воздухе часто наблю-
даются два совершенно различные по своему характеру дей-
ствия: в одном случае обломки предметов, непосредственно при-
легающих к месту взрыва и расположенных на некотором рас-
стоянии от него, разбрасываются, а в другом — отбра-
сываются к центру взрыва. Эта странная двойственность
явлений изучалась посредством указателей воздушных ударов на
искусственно расположенных -местах взрыва, но до настоящего
времени она получила столь же мало удовлетворительное объяс-
нение, как и кольцеобразные зоны неслышимости при катастро-
фических взрывах. Возможно, что около места взрыва обра-
зуются зоны сжатия, которые через более или менее пра-
вильные промежутки приводят к действию силы положительного
или отрицательного направления. Доказательством этого мог бы
служить гигантский взрыв в Штейнфельде (около Вены),
где 16 июня 1917 г. взорвалось более 2,5 млн. кг взрывчатых
веществ. Действие взрыва распространилось до Вены (40 к/и), где
было выбито много оконных стекол. В заводской местности
Блюмау, отстоящей на 4—8 клг, в определенных расстояних от
места взрыва осколки стекол оказались внутри зданий; в других
заводских поселениях разбитые оконные стекла падали на улицу.
Местечко Зигерсдорф, расположенное в 3 км, было почти совер-
шенно разрушено. Не поддается объяснению однако то обстоя-
1. Взрывчатые и метательные средства 81
аельство, что открыто стоящее здание в расстоянии менее 2 км
от места взрыва осталось невредимым. И еще более удивительно,
что на расстоянии едва ли большем 300 м от места взрыва
стеклянный фонарь с ауэровским газокалильным колпаком был
найден на столбе совершенно целым.
Эти данные были подтверждены опытом в Ля-Куртин, у Ли-
можа, 15 мая 1924 г., произведенным ,с научными целями. В от-
крытом поле было взорвано сразу 10 т мелинита. На месте
взрыва образовалась воронка глубиною 6 м и диаметром 20 м.
Рельсы, вертикально вкопанные в землю в непосредственной бли-
зости, были отброшены на 20—30 м, погнуты и частью сломаны
пополам. Но уже в расстоянии 60 м взрыв не в состоянии был
произвести никаких видимых повреждений, что служит доказа-
тельством быстроты падения давления в сторону от места взрыва
и показывает, как часто переоценивается сила взрыва бомбы
в том случае, когда бомба не имеет прочной оболочки, дающей
осколки. Специалисты, наблюдавшие за местом взрыва с возвы-
шения, находившегося на расстоянии 85 км, не слышали даже
звука взрыва', а сотрясение было зарегистрировано в пределах
ограниченной зоны, т. е. лю наблюдалось уже даже в Тулузе.
Измерение давлений масс воздуха, приведенных в движение
вследствие открыто произведенных взрывов, производилось
в Государственном химико-техническом институте
в Берлине посредством особых мембран. Так, при взрыве 1000 кг
нитросоединения ароматического ряда максимум ударной волны
составлял:
жри расстоянии ........ 500 м 0,040 кг'см2, или 400 кг/м2
........... 1000..........„ 0,019 „ „.190 „
........................................2000 . 0,012 „ . 120 „
Поэтому давление взрыва 1000 кг бомбы уже на расстоянии
500 м. было бы настолько мало, что самое большее могли бы по-
лопаться оконные стекла.
На основании теории волны сжатия Шмидт1 вычисляет
интенсивность взрывной волны на различных расстояниях от
места взрыва. Так, взрыв 500 кг взрывчатого вещества создал бы
на расстоянии 101 м в окружности избыточное давление
в 0,5 кг/см*, следовательно такой взрыв мог бы причинить тяже-
лые повреждения. При 2000 кг взрывчатого вещества опасная
зона достигала бы 160 м.
4. Влияние способа воспламенения на детонацию
Еще несколько десятков лет тому назад полагали, что детона-
цию взрывчатого вещества можно вызвать только одним опреде-
ленным способом; .в настоящее время (Известно, что способ-
ность к детонации, а вместе с тем и взрывчатая сила
1 Z. f. Schtess- u. Sprw. 1932, 301.
в Зак. 3171. Штетбахер.
82
Основные понятия из теории взрывчатых веществ
в значительной мере зависят от внешних условий, прежде всего
от .начального импульса (инициирующего удара) и
оболочки. Конечно существует предел, начиная с которого
всякое взрывчатое вещество взрывает, давая картину полного
разложения; однако этот предел является только кажущимся, так
как в действительности возможны дальнейшие градации измене-
ния вплоть до наиболее 'Сильного бризантного действия. Уже
у дымного пороха скорость взрыва может измениться, смотря
по крепости оболочки в пределах 300—500 лг, большинство бри-
зантных взрывчатых веществ, главным образом 'безопасных, во-
обще оказывают большее действие, если воспламенение их про-
изводится тетриловым, а не гремучертутным капсюлем-детона-
тором того же веса. В свою очередь капсюли-детонаторы,
простая кумулятивная
детонация
снаряженные пентаэритриттетрани-
тратом, превосходят капсюли-дето-
наторы, снаряженные тетрилом.
Для инертных желатиндинамитов
недостаточен и наибольший кап-
сюль-детонар № 10, если необхо-
димо получить максимальную ско-
рость детонации. В таких случаях,
как например для пераммона (пер-
хлората аммония) необходимо
включение бризантных детонаторов
весом не менее 5 г (рис. 25 и 26).
Дальнейшим усовершенствова-
нием можно считать детона-
торы, имеющие форму удли-
Рис. 38. Способы детонации: ненн ы х, почти сквозных заря-
—бикфордов шнур: 2—капсюль-детонатор; ДО В («НИПаЮП», риС. 38), КОТОрые
3—детонирующий стержень; детонирую- ‘выЗЫваЮТ ВЗРЫВ быстро И С ОДИ-
щий шнур, е—место встречи взрывных „ „ г „ "
волн. наковон силой по всей массе
взрывчатого вещества. Ясно, что
этим способом легко можно повысить бризантность за-
рядов взрывчатых веществ, детонирующих с умеренными скоро-
стями, располагая в них воспламенитель из взрывчатого веще-
ства, имеющего большую скорость детонации, чем сам заряд.
Взрыв этих 'воспламенителей опережает распространение взрыва
в массе основного заряда и доводит разложение до конца
раньше, чем детонационная волна, вызванная в нем капсюлем-
детонатором, успела бы пройти по всему заряду. В длинных заря-
дах торпед, изготовленных из пироксилина, скорость детонации
которого 6000 м, запальный патрон фиегматизированного пентри-
нита должен весьма значительно повысить бризантность. Осо-
бенно действительным оказался этот принцип при подрывах по
методу Негсо.
Все эти инициирующие импульсы, производимые силой удара
отдельных взрывчатых веществ, уступают совершенно новому
I. Взрывчатые и метательные средства
83
способу воспламенения, открытому Брунсвигом, так на-
зываемому кумулятивному воспламенению. В этом
способе действие получается в результате столкновения двух
взрывных волн, которые исходят из противоположных направле-
ний и 'Сталкиваются между собою в одном пункте, подобно тому
как это можно видеть на свинцовой пластинке (отметка) при
определении скорости детонации по способу До триш а
(рис. 52). Принято считать, что взрывные волны, например обык-
новенного тэнового детонирующего шнура, в результате столк-
новения распространяются
т. е. со скоростью 14 500
м/сек, и таким образом
вызывают давление и
удар, которые действуют
как детонатор, взрываю-
щийся с такой огромной
скоростью.
При взрыве 50 г гре-
мучего студня в свинцо-
вом шаре посредством
капсюля-детонатора № 8
получилось расширение
в 2 700 см3, а в слу-
чае столкновения взрыв-
ных волн — 3 300 см3:
при взрыве гранаты, сна-
ряженной 250 г трини-
тротолуола, получалось
50 или 206 убойных ос-
колков, смотря по тому,
производилось ли воспла-
менение взрывной вол-
ной, распространявшейся
по одному направлению,
или сталкивавшимися
взрывными волнами. 5
в стороны с удвоенной скоростью,
Неподвижная Движущаяся
пластинка. пленка.
Рис. 39 и 40. 8 патронов аммпачноселит-
ренного взрывчатого вещества, воспламе-
ненные одновременно с обоих концов. Рас-
ширенная светлая часть на неподвижной
пластинке, а также расширение светящейся
полоски иа подвижной пленке указывают
место встречи детонационных волн. Не-
большой сдвиг винз показывает, что оба
электродетонатора взорвались не совсем од-
новременно.
Несмотря на прево сходное действие, производимое на каждое
взрывчатое вещество, способ кумулятивного воспламенения до
настоящего времени редко находил применение. Распростране-
ние его для. зарядов, имеющих важное военное значение, веро-
ятно будет облегчено пентринитовыми патронами в .удобной
Флегматизированной форме. , •
5. Бризантность и давление бризантности
Бризантность — традиционный военный термин; первона-
чально он обозначал способность взрывчатого вещества разби-
вать, раздроблять твердую оболочку или основание на мелкие
84
Основные понятия из теории взрывчатых веществ
куски. Бризантность обнаруживается в поразительной форме про
бивного и осколочного действия, проявляющейся прежде всегс
при открытом расположении зарядов; достаточно сослаться
на рис. 4 и 153, а также другие многочисленные воспроизведен-
ные в этой книге фотографии взрывов.
Давление бризантности, если под этим терминов
понимать давление взрыва взрывчатых веществ, не помещенных
в оболочку и по крайней мере с одной стороны соприкасаю-
щихся с воздухом, зависит прежде всего от скорости дето-
нации и коренным образом отличается от статического давле-
ния взрыва; последнее представляет функцию температуры
взрыва и расширения газообразных продуктов и <в твердой обо-
лочке становится почти бесконечно большим. В то время как
давление взрыва гремучего студня достигает вероятно
100 000 ат, а давление взрыва*п ентр и нит а 5%о имеет вели-
чину примерно того же порядка, но по абсолютному значению
несколько меньшую, давления бризантности их, наоборот, весьма
значительно отличаются друг от друга. Но даже и для пентри-
нита, взрывчатого .вещества, детонирующего с наибольшей ско-
ростью, давление бризантности составляет только часть давления
взрыва, примерно V« и максимум Vs. Воздух, являющийся под-
йижно-упругой средой, при этих скоростях разложения обладает
слишком малой инерцией; лишь при значительно большей, почти
бесконечно большой скорости детонации он мог бы оказать со-
противление расширяющимся газам почти как твердое препят-
ствие (заманчивая задача для физика—вычислить, исходя из
веса и ускорения массы газообразных продуктов взрывчатого
вещества и отдачи в окружающую атмосферу, давление бризант-
ности на твердое основание). Для рассматриваемых скоростей де-
тонации, равных максимум 8500 м/сек, давление для пробивания
железной пластинки толщиною 12 мм (рис. ПО и 111) вероятно
едва ли превосходит 20 000 ат, если даже принять во внима-
ние, что колоссальное нагревание, производимое взрывом,
одновременно нарушает сопротивляемость, облегчая действие
давления.
В какой мере можно сравнить такое мгновенное давление про-
бивания со значительно более медленно действующим давлением
штампования гидравлического пуансона, диаметр которого имеет то же
сечение, что и патрон взрывчатого вещества,—-вопрос особый, так как
по-данным Поппенберга железная пластинка толщиной 0,7 см оказы-
вает ружейной пуле сопротивление свыше 20000 ат, между тем как при
простом штамповании требовалось бы давление только 5000 ст.
® Во всяком случае давление бризантности с возрастанием
скорости детонации достигает крайне высоких величин, для которых
формула бризантности как мера сравнения оказывается неудовлетворитель-
ной. По определению Каста разрушительная сила взрывчатого вещества
должна быть пропорциональна удельному давлению, умноженному на
соответствующие плотность и скорость детонации:
В=/-Д-й
[. Взрывчатые и метательные средства
85
(бризантность = удельной энергии х плотность заряжания х скорость дето-
нации), причем удельная энергия, или сила,
273 | t
f=--\ ат (кг смг) - vfl (л кг)-,
где t—-температура взрыва, Л—плотность заряжания (кг/л), 3?—скорость
детонации в м/сек. Для гремучего студня при верхнем пределе
=7600 м/сек получаем:
В = 1,0333 • 711,4 - - ~3^41- -1,60 7500 = 151 000 000.
Между тем при скоростях детонации ниже 2000 м/сек и открыто взры-
ваемых зарядах величина бризантности В уменьшается до 40000000; дей-
Рис. 41.
Стальной
цилиндр
высотою
15 см, диа-
метром 6 см,
с толщиною
стеиок Ч см
(к рис. 42 и 43).
Рис. 42. Опыт взрыва стального цилиндра зарядом
25 ? гмрги I тетрила 70.с
I тротила 30v<j
34 осколка, из иих 5 весом менее 10 г. Бризантность 107 106.
ствие на стальную пластинку или на железнодорожный рельс — в связи
с этим изменением скорости детонации в 4 раза — должно измениться зна-
чительно больше, минимум пропорционально отношению квадратов верх-
него и нижнего пределов скорости взрыва. Поэтому формула бризантности
больше подходит для случая зарядов в оболочке. Но даже в этом
случае наблюдается значительное расхождение действия с вычисленными
цифрами в зависимости от характера оболочки. Цилиндр из обыкновенной
стали с несовершенной забойкой (рис. 41) при отношении бризантностей
107:178 раздробляется на осколки в отношении 34:101; "количества же
осколков прочно закрытой бронебойной гранаты из вязкой бёлеровской
стали (рис. 44 и 45) сходятся с величинами их бризантности и приближаются
к величинам энергии зарядов. Дальнейшие различия кроме того наблю-
даются при переходе из одной среды в другую, например от взрывов
в воздухе к подводным взрывам. Во всяком случае числа, выражающие
бризантность 'для столь разносторонним образом’ применяемых в практике
взрывчатых веществ, имеют только условное значение, хотя с теоре-
тической точки зрения они и представляют надежный критерий для
сравнения.
86
Основные понятия из теории взрывчатых веществ
Что выражение для бризантности в своей простейшей и на-
ц
гляднейшей форме (В-=— d, где Е — количество энергии, d—•
плотность взрывчатого вещества и t — время развития энергии)
является только схематическим приближением к действитель-
ности, показывают следующие примеры. Так, бризантность не
уменьшается вдвое, если время удваивается; с другой стороны,
она не увеличивается вдвое, если время 'взрыва уменьшается
в два раза. В противном случае, как удачно аргументирует Г е р-
л и н, дробящее действие заряда, воспламененного из центра,
должно было бы быть в 2 раза сильнее, чем у заряда, воспламе-
Рпс. -43. Опыт взрыва стального цилиндра зарядом
{80% пентрита
15,5 ч нитроглицерина
1,0° о дифениламина
3,5% коллодионного хлопка
101 осколок, из них 48 весом менее 10 г. Бризантность
178 - 106.
ненного с одного конца. Подобные явления, представляющие со-
бою исключения, были впервые продемонстрированы Монрое
в 1888 г. на так называемых пустотелых зарядах и позд-
нее на многочисленных вариантах этого опыта.
Предположим, что из трех цилиндрических тротиловых ша-
шек первая и третья — сплошные и каждая весит 211 г, средняя
же имеет коническую пустоту и весит только 112 г. Если, поль-
зуясь выделанным для капсюля-детонатора каналом, взорвать все
три заряда над 30-лпи стальной пластинкой, то сплошные шашки
дают только сильные отпечатки, между тем как пустотелая
шашка, имея почти вдвое меньший вес, совершенно пробивает
пластинку. Объяснение этого парадоксального явления, как бу-
дет указано ниже, вытекает из различного направления
I. Взрывчатые и метательные средства 87
Рис. 44 и 45. Швейцарская ij-см бронебойная граната (бейеровская
сталь), взорванная зарядом
г 80°;'о пентрита
20 г пентринита / нитроглицерина 20гтротила
1 6,O»jo коллодионного хлопка
1 lj5° о дифениламина
Баланс О 74,03,© О
Бризантность . .............170-'1О 86 • 106
Снаряд раздроблен: на 28 осколков весом менее 5 г 18 осколков весом менее 5 г
26 „ „ от 5—9 г 15 „ от 5—9 z
37 „ 10 и более г 32 „ Юн более г
Всего осколков 91 65
2 3
Рис. 46. Зависимость бризантности от напра-
вления детонационной волны:
/ и 3— сплошная ллашиа; 2— пустотелая шашка.
88 Основные понятия из теории взрывчатых веществ
взрывных волн; именно: в случае сплошных шашек волны
входят одной стороной одна в другую, при пустотелых же
шашках они сталкиваются с двух сторон и интенсивно распро-
страняются книзу. Никакого увеличения энергии не наблюдается;
она концентрируется только в одном месте, причем получается
чрезвычайное усиление давления *. На двух цилиндрических
шашках, которые соответственно шашкам 1 и 3 на рис. 46 взры-
вались сначала сверху, а затем снизу, Каст показал, что сила
детонации действует не по всем направлениям одинаково, но
главным образом в направлении взрывной волны. В первом слу-
чае (7) сжатие получилось в 2,81 мм, во втором же (3) — 1,73 мм..
6. Искусственные сотрясения почвы посредством взрывов
Искусственные сотрясения почвы посредством взрывов
с 1923 г. успешно применяются, особенно в Калифорнии и Пер-
сии, для разведок нефти, солей- и руд и вообще для отыскания
залежей полезных ископаемых. Американские нефтяные компа-
РаВиосигнал , -
ВоллаО J
Зелле 3S4C№
----------------SBgWfaa Волна ie,9ce= бвое"—---------------
Гга-- ЗЧ“п
Рис. 47. Сейсмографическая запись колебаний почвы, производимых взрывами.
нии применяют для этого передвижные лаборатории, снабженные
приемными радиоустановками и усилителями. Возбуждение волн
в земле производится взрывом от 5 до 300 кг высокопроцентного
динамита на глубине 3—6 к. На том же месте, но на поверхности
земли одновременно взрывается заряд, достаточный для пере-
дачи звука (на 5, максимум на 10 км). Сущность способа, как
видно из приложенной схемы, заключается в следующем:
В момент прекращения радиосигнала происходит взрыв, что
отмечается на движущейся пленке 0 сек.,, и через 3,24 сек. первая
волна (в земле) доходит до сейсмографа. Через 18,9 сек. от мо-
мента взрыва звуковая волна достигает слуха наблюдателя, ко-
торый регистрирует этот момент на пленке ударом ноги в землю.
При скорости звука 344 м/сек (отнесенной к атмосферным усло-
виям в день опыта) расстояние от места взрыва до наблюдателя
исчислено в 6506 им. Это расстояние волна в земле прошла
в 3,24 сек., что соответствует скорости около 2000 м/сек для гли-
нистой почвы той местности, где был произведен описанный
опыт. Если бы подпочва состояла из соли, то скорость распро-
Ср. L о d a t i, Giorn. chim. ind. e appi. 1'932, 130.
II. Скорость детонации
89
странения достигла бы около 5000 м/сек. На эти «динамитные»
геологические разведки в США расходуется ежегодно 1% млн. кг
взрывчатых веществ. Такой метод исследований грунта \ -кото-
рый применяется в последнее время для определения толщины
льдов глетчеров, быстрее приводит к цели и оказывается де-
шевле, чем обычное бурение.
Сотрясение почвы2, производимое подобными взры-
вами, хотя и может привести к дрожанию стен и окон, но очень
редко причиняет материальный ущерб, так как длина перио-
дов этих волн Потрясения колеблется в пределах 0,004—0,2 сек.,
между тем как соответствующие величины в случае землетрясе-
ний равны 0,5—5 сек. Измерения показывают, что при средней
длине периода в 0,02 сек. амплитуды колебаний зданий, располо-
женных по соседству с местом взрыва, достигают только
0,003—0,005 мм. Такие сотрясения не выходят из пределов допу-
стимых напряжений для зданий и строительных материалов и не
представляют опасности даже в том случае, если повторяются
годами и непрерывно вызывают сотрясение прочного здания
в продолжение 15—18 час. ежедневно. Недавно опытным путем
установлено, что взрыв 3—4 патронов, уложенных впритык, при
горизонтальном расстоянии в 28 м и -глубине 45 м дает сотрясе-
ние меньшее, чем движение 10-т грузовика на сплошных резино-
вых шинах по дороге среднего качества.
II. Скорость детонации
Скорость детонации, т. е. скорость распространения взрывча-
того разложения по массе -взрывчатого вещества, является важ-
нейшей и наиболее значительной характеристикой взрывчатого
вещества. .Чем более внезапно, мгновенно совершается распад —
пре-вращение твердого или жидкого вещества в газообразные
продукты, занимающие в сотни раз больший объем по сравне-
нию с объемом первоначально взятого вещества, — тем больше
сила разрушения, дробящая сила или бризантность взрыв-
чатого вещества.-
Детонацию можно рассматривать как чрезвычайно интенсив-
ное горение, скорость распространения которого исчисляется
километрами в секунду. Относительно же механизма ее распро-
странения почти ничего достоверно не известно. Явление э¥о еще
оолее усложняется тем, что как горение, так и детонация не пред-
ставляют определенных, резко отграниченных процессов; оба
они в зависимости от внешних условий могут произвольно пере-
водить одна в другой (переход дефлаграции в детонацию и на-
ооорот).
' —- *----------------------------;----------------------------
1 S wan son, Synthetic earthquakes created bv dynamite aid oil explorers»
*ne Ex. Eng. 1929, 249—251.
Erschtitterungen durch Sprengungen, Nobelhefte 1930, 2—5.
90
Основные понятия из теории взрывчатых веществ
Согласно Б е р т л о распространение детонации во взрывча-
тых веществах следовало бы представлять себе подобно распро-
странению звуковых волн. Толчок, получаемый взрывча-
тыми веществами в результате .воспламенения последних капсю-
лем-детонатором (начальный импульс, воспламеняющий удар)
возбуждает взрывную волну, которую согласно представле
ниям того же исследователя можно разложить на химическую,
и физическую ударные волны. Чисто химическая удар-
ная волна, состоящая в непрерывном превращении химиче-
ской энергии в тепловую и механическую, распространяется с по-
стоянной скоростью до 9000 м/сек, между тем как физиче-
ская ударная волна непрерывно ослабевает пропорцио-
нально квадрату расстояния, ибо ее движущая сила, перво-
начально полученная от химического импульса, рассеивается
в инертную окружающую среду.
Предположение, что первоначально возникающая химическая ударная
волна (сопровождающая превращение взрывчатого вещества в газообраз-
ные продукты) распространяется со скоростью звука, приводит к теорети-
ческим любопытным данным, рассмотрением которых в свое время зани-
мался Диксон и недавно —более подробно Гольме* *. Из формулы
следует, что скорость звука v увеличивается пропорционально корню
квадратному из температуры, так что при заданной скорости распростране-
ния звука, которая соответствует в нашем случае скорости детонации,
можно вычислить соответствующую температуру. Следовательно если под-
ставить в вышеуказанную формулу г> ~ 8000 м/сек (что равно скорости
детонации пентринита или высшей скорости детонации динамита), то при
скорости звука 340 м/сек получается температура выше 40000° — цифра
беспримерно высокая. Между тем такая температура для неизмеримо корот-
кого промежутка времени начального экзотермического молекулярного
распада, когда образующиеся газообразные продукты, находясь в условиях,
близких к адиабатическим, не успевают расшириться (что связано с охла-
ждением и обнаруживается позднее в виде значительно более низкой тем-
пературы взрыва), не представляет бобой с точки зрения порядка этой
величины ничего невероятного. В пользу такого объяснения должен бы
говорить и «световой эффект» — явление, которое состоит в том что свет,
распространяющийся через детонирующую массу, предшествует собственно
взрывной волне. Однако если для такой температуры допустить значитель-
ную степень ионизации газообразных продуктов взрыва, то все имеющееся
количество теплоты бьйю бы в большей своей части снова поглощено
этими процессами. Кроме того строгому применению вышеуказанной фор-
мулы препятствует и то обстоятельство, что по Шмидту* ударная и
звуковая волны существенно отличаются друг от друга.
* The detonation waves from solid explosives, Journ. Franklin Inst. 1927,
549—560.
* Theorie des Verdichtungsstoses, Z. f. Schiess- u. Sprw. 1932, 6
^оттиск).
П. Скорость детонации
91
1. Экспериментальное определение
Первые определения скорости детонации произвели в 1885 г.
е р т ло и Вьель; они пользовались для этого зарядами
взрывчатого вещества длиною до 200 т; время прохождения
взрыва по таким зарядам определялось посредством чувстви-
тельного хронографа. Принцип этого способа применяется таЛже
и в настоящее время, но взрываемые заряды значительно укоро-
чены, а хронограф берется соответственно более точный.
Рис. 48. «Новейшая схема определения скорости детонации хроно-
графом:
7—батарея; 2—включатель для воспламенения; з—искровые индукторы; 4—ряд патро-
нов: [5—барабан; 6—платиновые острия; 7—зубчатое колесо; 8—червячная передача:
У—мотор; 10—резонатор-тахометр; 10— земля.
Испытуемое взрывчатое вещество снаряжается в вмде непре-
рывного патрона в металлическую трубку длиною несколько
метров. В срез патрона вставляется электродетонатор, затем по-
перек патрона, в точно отмеренном расстоянии, вводятся две
тонкие 'Медные проволочки, каждая из которых замыкает эле-
ктрическую цепь. Всю систему целесообразно закапывать
в землю. Как только воспламененный капсюль-детонатор вызы-
вает детонацию патрона (с одного конца), ближайшая медная
проволочка обрывается, и благодаря этому ток прерывается.
По мере распространения взрыва он достигает второй медной
проволочки, обрывает ее, и благодаря этому ток прерывается и
здесь; металлическая трубка, естественно, разрывается при этом
«а куски.
92 Основные понятия из теории взрывчатых веществ
Если теперь измерить чувствительным приспособлением —
хронографом ле-Булалже или лучше, искровым индуктором
Сименса — время между разрывами обеих проволочек, тс
простой -расчет дает скорость детонации в секунду.
Меттеганг еще лет 30 тому назад предложил метод опре-
деления скорости детонации, который при длине патрона в 3 л
дает точные результаты. Это устройство до настоящего времен!
является образцовым. Ниже приводится краткое описание ме-
Рис. 49. Хронограф Меттеганга для определения скорости дето-
нации (Опытная станция Bureau of Mines, Брустон, Пенсильвания,
США).
года производства испытания и описание (рис. 49) усовершен-
ствованного хронографа, выпускаемого одним германским
инструментальным заводом:
Аппарат Меттеганга состоит из барабана, покрытого сажей, с уста-
новленными над барабаном платиновыми остриями (иглами), электромотора,
тахометра, измерительного микроскопа с особо точным приспособлением для
измерения расстояний, а также искрового индуктора (катушки) и распре-
делительной доски со всеми необходимыми приборами.
Металлический барабан, являющийся важнейшей частью аппарата,
несет по окружности столько зубьев, сколько миллиметров составляет
его длина. Электромотор приводит барабан во вращение; окружная ско-
рость, определяемая тахометром, составляет от 7,5 до 50 м./сек.
Число катушек и платиновых игл определяется числом измеряемых
зарядов или Же числом последовательных контрольных измерений ® пре-
делах одного заряда (рис. 48). Электрический ток от батареи акку-
муляторов идет по первичным обмоткам искрового индуктора- и снова
II. Скорость детонации
93
возвращается к своему источнику. Вторичные обмотки одним полюсом
соединены с каждым платиновым острием, установленным над барабаном,
а вторым полюсом — с хорошо заземленным основанием остриев. Провода,
ведущие к первичным катушкам, проходят через начало и конец ряда
взрываемых патронов. Нормальная длина измеряемого заряда, равная 1 м,
в случае надобности может быть уменьшена до 50 см и менее; однако
во избежание отклонений, зависящих от расположения заряда и характера
взрывчатого вещества, рекомендуется брать заряды длиной 1 при такой
длине заряда проволочки, проходящие через патроны, находятся на рас-
стоянии 1 м друг от друга, что дает ряд удобств.
Как только при детонации в первичной катушке вследствие разрыва
первой проволоки прерывается ток, одновременно во вторичной цепи
с платинового острия на вращающийся законченный барабан проскакивает
искра. Тот же самый процесс повторяется, когда взрывная волна разрывает
вторую проволоку. Проскакивающие искры запечатлеваются на барабане не
в виде отдельных точек, но — вследствие колебательных разрядов электри-
чества— в виде ряда точек. Таким образом соответственно длине опытного
заряда и окружной скорости барабана получаются
две сдвинутые начальные точки.
Приспособление для измерения расстояния
между точками, получившимися от искр, состоит
из бесконечного винта, который, когда барабан
находится в покое, поджимом удерживается
своими зубьями в зубьях барабана. На бесконеч-
ном винте находится стрелка, которая переме-
щается по диску, разделенному на 100 частей, так
что при вращении барабана на I мм стрелка со-
вершает полный оборот.
Благодаря этому при скорости вращения до 50 м/сек при помощи микро-
скопа и перекрещивающихся нитей можно точно отсчитывать время, равное
одной пятимиллионной секунды. При заданной длине заряда в 1 л, рас-
стоянии между началом рядов точек на закопченном барабане в 6 или 6,1 мм
(рис. 50) и окружной скорости 60 м/сек вычисляется соответствующее
время детонации:
-1 ~-^6- или = 0,000120 или 0,000122 сек.
Скорость детонации составляет в этом случае 8333, соответ-
ственно 8197 м/сек. „
Отмечаемые на закопченном барабане точки видны настолько
Отчетливо, что с помощью измерительного микроскопа без труда можно
отсчитать расстояния с точностью до 0,01 л(.к. Таким образом, если нет
Других отклонений, аппарат Меттеганга дает ошибку в± Veoo для наи-
высших скоростей детонации, т. е. в указанном случае при 8333 м/сек—
только на 14 .и в ту или иную сторону.
Так как хронограф в качестве универсального прибора
в известной мере служит для поверки всех других косвенных
способов определения, до .важно знать степень точности работы
этого относительно сложного приспособления.
В качестве первой возможной ошибки следовало бы назвать
рассеивание искр. Оно достигает приблизительно 0,1 лни
и может исказить значение скорости детонации до 1%. По
Касту1 эту ошибку можно уменьшить удлинением патрона и
увеличением скорости вращения барабана. Второй источник
Рис. 50. Отметки, полу-
чающиеся на закопчен-
ном барабане.
Z. f. Schiess- u. Sprw. 1913, 90.
94 Основные понятия из теории взрывчатых веществ
ошибок кроется в замедлении, которое возникает при разрыве
измерительных проволочек от детонации. На замедление влияют:
1) толщина проволочки, 2) возможность отклонения проволочки
от давления и 3) применяемое напряжение тока. Это замедление
можно сделать заметным следующим путем.
На равных расстояниях через каждые 100 мм располагают
параллельно несколько проволочек — обыкновенно ври ряда, —
половина которых проходит через начало, а другая — через ко-
нец заряда длиною 1000 мм (рис. 51). Если замедление вызы-
вается проволочками, расположенными в начале заряда, то вы-
численная скорость будет слишком велика; если же замедление
вызывается проволочками, расположенными на конце заряда,
то значение скорости будет слишком малым. Эту ошибку
можно устранить, если по указанному ^выше способу произ-
вести три измерения: непо-
средственно по отметкам искр
можно 'судить, какая прово-
лочка вызывает замедление
(V, 4').
Джонс1 указывает, что
фактором замедления является
кроме того и о н и з» а ц Н'-я
газообразных п' р о-
ду кт о в взрыва, вслед-
ствие чего после разрыва
проволочек они, будучи силь-
но нагретыми, проводят ток,
т. е. перерыв тока в кон-
денсаторной цепи до некото-
рой степени теряет свою чет-
кость. Если по предложению названного автора обе электро-
цепи удалить из области взрывной волны и горячих газообраз-
ных продуктов, то длину заряда мсжно по Джонсу уменьшить
до 2 см и уже после этого определить отклонения, которые
почти всегда имеют место в пределах практически применяемой
длины шпуров благодаря увеличению, уменьшению или ослабе-
Рис. 5}. Параллельные измерения,
давшие правильные и ошибочные
искровые отметки.
ванию скорости детонации.
Для устранения всех видов замедления на промежуточной
электропроводке в качестве индикатора для маркировки бара-
бана используется сама взрывная волна. Этот прием пригоден,
само собою разумеется, только для детокирующих шну-
ров. Вместо искровых острий перед вращающимся барабаном
устанавливается стальной блок, имеющий два отверстия
малого диаметра, в которые вставляются соответствующие
концы шнура, чтобы при взрыве последовательно отметить иа
барабане резкие точки «времени».
Mines Department,- Safety in Mines' Research Board Paper 22, Лондон 1926.
II. Скорость детонации
95
Два отрезка шнура длиною один 0,4 м, другой 8,4 м, соеди-
няются с тетриловым капсюлем-детонатором № 8, оба других
свободных конца вставляются в два расположенных рядом от-
верстия стального блока, помещенного перед барабаном, и
прочно закрепляются в них. После этого можно пустить в ход
мотор и, когда тахометр укажет верхний предел скорости вра-
щения барабана “в 50 м/сек, произвести детонацию шнура.
В одном опыте с пентритовым шнуром было определено рас-
стояние между отметками по вертикали 60,92 мм. Оно соответ-
ствует промежутку времени в 0,0012184 сек. За это время дето-
нация прошла патрон длиною 8,4—0,4 = 8,0 /и; таким' образом
скорость детонации достигает 6566 м/сек. Описанный способ,
предложенный М е тте г а н г о м, дает исключительно точные
результаты. ч
2. Косвенный способ определения скорости детонации по
Дотришу
Этот столь же изящный, сколько и остроумный способ введен
в 1906 г. французским инженером Дотришем (1876—1914 гг.).
Он отличается просто-
той и дешевизной ап-
паратуры, а главное
дает возможность
пользоваться коротки-
ми зарядами и опре-
делять скорость дето-
нации быстро и на-
дежно с точностью по
меньшей мере до 0,5%.
Метод основан на
сравнении скорости де-
тонации подлежащего
исследованию взрыв-
чатого вещества со
скоростью детонации
Детонирующего шну-
ра, предварительно
определенной каким-
либо из упомянутых
способов. Д о т р и ш
ИСХОДИЛ из того, что
каждый детонирую-
щий шнур, будучи
включен в цепь, т. е.
присоединен к концам
заряда взрывчатого
вещества, скорость де-
Длино заряда S
Рис. 52. Определение скорости детонации
посредством детонирующего шнура. У-.. *
тонацим которого неизвестна, и затем воспламенен с одного
96 Основные понятия из теории взрывчатых веществ
конца благодаря большой и равномерной скорости передачи
может играть роль чувствительного хронографа. При этом
предполагалось, что место встречи движущихся в проти-
воположных направлениях взрывных волн может быть точно
отмечено.
Как лучше всего осуществить этот способ, видно из схемы
(рис. 52). .
Если бы оба отрезка детонирующего шнура 1 и 2 не разделялись за-
рядом s, скорость детонации которого неизвестна, а были бы уложены ря-
дом, то обе взрывных волны встретились бы в его середине, т. е. после
того, как каждая из них прошла бы 1 м шнура. Однако в нашем случае
взрыв должен пройти сначала по заряду длиною в 300 мм, так что встреча
взрывных волн происходит на небольшом расстоянии правее середины.
В таком случае между этими длинами, расстоянием между отметками т
и длиною заряда s существует зависимость. Поскольку скорость детонации
^детонирующего шнура V точно известна, скорость детонации х исследуе-
jMoro взрывчатого вещества вычисляется по следующему уравнению:
где т было измерено циркулем в двух опытах и оказалось равным 131,1 и
131,3 мм, а V—измерено хронографом и равно 7200 м/сек, откуда искомая
скорость детонации жидкого нитроглицерина равна:
7 200-0,3
2-0,1311
= 8 240 и
7200-0,3
2 • 0,1313
= 8 225 м/сек.
Прежде концы детонирующего шнура укладывались на свин-
цовой пластинке рядом; отметка встречи волн при этом получа-
лась косой и особенно ясной, но не вполне удобной для измере-
ния. Поэтому в настоящее время принято брать ординарный
шнур; получающаяся в этом случае вертикальная отметка хотя
и не так хорошо видна, но вато выступает резче. В случае тро-
тилового шнура, в свинцовой оболочке1 отметку можно измерить
с точностью до 1 мм, а для пентритового в оплетке или гремуче-
ртутного шнура — лишь с точностью до 0,2 мм (рис. 53 и 54).
Сильно изогнутый шнур детонирует — соответственно
небольшому .повышению плотности на внутреннем изгибе кри-
вой — несколько быстрее, чем.уложенный по прямой. Однако
разница (0,9% для особенно равномерно детонирующего пентри-
тового шнура) настолько мала, что это обстоятельство примени-
тельно к схеме опыта, изображенной на рис. 52, не имеет зна-
чения 2.
Чрезвычайно удобный и зарекомендовавший себя способ
Д о т р и ш а может быть применен и для решения обратной
задачи, т. е. для апробирования детонирующего шнура, если для
заряда s имеется взрывчатое вещество, детонирующее с постоян-
1 К a s t u. G u n t h е г, Z. f. Schiess- u. Sprw. 1919, 120.
- - E r i e d e r i c h, там же, 1931, 184.
П. Скорость детонации
97
ной и определенной скоростью. Таковым является например
плавленый тринитротолуол, который, будучи залит
сплошным куском в стальные трубы, при инициировании доста-
точным зарядом пентринита дает скорость приблизительно
6750 м/сек. Вычисление неизвестной скорости детонации шнура
производится путем решения обратного уравнения. Так, при
длине тротилового заряда 30 см и расстоянии между отметками
146,7 мм скорость детонации гремучертутного шнура равна:
6750 - 2 - 0,1467 .
-----’------= 6600 м[сек.
Рис. 53. След от детонации я место встречи взрывных волн
сложенного вдвое тротилового детонирующего шнура на 8-м м
свинцовой пластинке.
Ряс. 54. След от детонации и место встречи взрывных волн ор-
динарного тэнового детонирующего шнура на 3-мм свинцо-
вой пластинке.
3. Зависимость скорости детонации от свойств взрывчатого
вещества
Зависимость между скоростью детонации и физическими свой-
ствами взрывчатого вещества имеет большое практическое зна-
чение. Еще Эбль и Б е ip т л о нашли, что скорость взрыва
зависит от трех факторов, а именно:
1) диаметра патрона взрывчатого вещества,
2) крепости оболочки,
3) гравиметрической плотности взрывчатого вещества.
Сущность этой зависимости была выяснена благодаря рабо-
там Дотриша и в особенности благодаря обширным экспе-
7 Зак. 3171.—Штетбохер.
98
Основные понятия из теории взрывчатых веществ
рнментальным исследованиям Каста1, а также данным, полу-
ченным косвенным 'путем Ф ё р г о м2. Вообще говоря, диаметр
заряда взрывчатого вещества не оказывает большого влияния н;
скорость разложения, за исключением нитроглицерина и ег<
желатинированных видоизменений. Так например найдено, чтс
нитроглицерин в трубках малого диаметра, приблизительно До
6 мм, не детонирует. При диаметре трубок, равном 9 мм, еко
рость детонации по определениям Коме я равна всего
Скорость
детонации
Рис. 55. Плотность и скорость детонации.
654 м/сек, между тем как при диаметре 25 мм была получена ско-
рость детонации 1500 м/сек, а при 38 мм — свыше 8000 м/сек.
Соответственным образом ведет себя и гремучий студень, ско-
рость детонации которого постоянно равна 7600 м/сек, если он
взрывается от сильного детонатора в виде патронов диаметром
5 см или в толстостенных стальных трубках (ср. стр. 336).
Характерна зависимость, существующая между плотно-
стью и скоростью детонации.
1 Z. f. Schiess.- u. Sprw. 1913, 134; 1916, 138.
2 Там же, 1916, 38.
II. Скорость детонации
99
Для определенных химических соединений с увеличением
плотности наблюдается сильное и постоянное повышение ско-
рости детонации. Напротив, механические взрывчатые смеси
в большинстве случаев ведут себя по-иному: здесь скорость сна-
чала достигает максимума, а затем с повышением гравиметриче-
ской плотности снова быстро падает.
Этот совершенно неожиданный перегиб кривой ско-
рости детонации с повышением плотности вполне обосно-
ванно приводит Г ер л и н а 1 к представлению о «физическом
сопротивлении» соответствующих взрывчатых смесей. Под этим
сопротивлением он подразумевает сопротивление, которое
взрывчатая масса, предварительно сжимаемая собственными газо-
образными продуктами взрыва, оказывает следующей за ними
взрывной волне. Опыт -показывает, что уплотнение может при-
вести к затуханию взрыва, если невзорвавшиеся еще части за-
ряда спрессовываются до максимума, вмертвую. Так например
Каст для шведского безопасного взрывчатого -вещества —
террит в патронах — получил следующие скорости (табл. 3).
• ТАБЛИЦА 3
Скорость детонации взрывчатых веществ, представляю-
щих собою смеси и определенные химические соедине-
ния, при увеличении гравиметрической плотности
(по К а ст у)
Л Л X
Взрывчатое вещество о О Я о О S' 2.5 * о 2 5 Взрывчатое вещество о X о of &о|5
с и с О Ч
. 1 0,7 2283 ( 0,81 4440
0,9 2608 0,94 4700
Шеддит 60 бис . . . 1,17 1,29 2901 2846 Тринитротолуол . . 1,31 1,40 5815 6265
1,35 2777 1,61 6760
1,40 2451 0,81 4670
1,02 3995 0,94 4870
Монахит 1,18 4775 1,30 5980
1,20 4835 Пикриновая кислота. 1,41 6465
1,33 3600 1,49 6885
1 1,56 1755 1,60 7220
0,85 3977 1,69 7285
Аммонал I 1,22 • 1,38 4699 5097 Тетрил 1,53 1,63 7075 7215
1,50 5119
1,62 5460
Террят (воспламенение при О мм) 120—200 200—400 400—720 мм
4505 2060 350 м!сек
1 Z. f. Schiess- u. Sprw. 1913, 451.
100 Основные понятия из теории взрывчатых веществ
Согласно этим данным детонационная волна этого взрывча-
того вещества уже при патронах длиннее 70—80 см совершенно
затухает. Образцом противоположной тенденции может слу-
жить гурдинамит, который взрывался, будучи воспламенен
2-г капсюлем-детонатором, и давал следующие скорости дето-
нации:
длина патрона......... 100—200 250—630 630—730 мм
скорость детонации . . . 2080 2685 6045 лцсек
Таким образом с плотностью заряжания изменяется не ско-
рость детонации, а только сопротивление взрывной волне. Ско-
рость детонации в момент воспламенения при любой плотности
вероятно одна и та же; однако с изменением сопротивления за-
ряда взрывчатого вещества усиливается или ослабевает распро-
странение взрывной волны, смотря по роду взрывчатого веще-
ства. Этим объясняется также факт, что отдельные взрывчатые
вещества в открытом виде детонируют быстрее, чем в оболочке
или в предварительно «запрессованном» шпуре. Так например
в свое время, при прорытии Симплонского туннеля, при практи-
ческих испытаниях вендерита, нитроглицеринового взрыв-
чатого вещества, флегматизированного динитроацетином, было
найдено, что в шпуре он просто не взрывает, хотя при откры-
том расположении взрывает легко и полностью.
Менее четкой является зависимость скорости детонации от
диаметра патрона и крепости оболочки. Из обширных работ
Каста можно видеть, что взрывчатые вещества, представляю-
щие собою определенные химические соединения, при повышен-
ных плотностях не претерпевают заметного изменения ско-
рости детонации от увеличения диаметра патрона, между тем
как при .малых плотностях заряжания Фёр г нашел явное уве-
личение:
Пикриновая
кислота . .
0,80
0,92
0,93
4225
4390
4505
Тринитрото-
луол . . . •
20
30
50
0,80
0,80
0,83
3765
3905
4100
( 20
( 30
I 50
Меньше всего скорость детонации (за исключением одних
только динамитов) изменяется под влиянием крепости обо-
лочки, особенно при высоких плотностях заряжания. По-
вышения скорости детонации и в этом случае можно достигнуть
И. Скорость детонации 101
только при малых плотностях. Кроме названных трех факторов
скорость детонации, что весьма любопытно, зависит от а г г р е-
гатного состояния взрывчатого вещества. В то время
как для жидких азотнокислых эфиров — метилнитрата и нитро-
глицерина— скорости составляют около 1500 м, замерзший
нитроглицерин имеет скорость, равную 8000 м. Неожиданно четко
проявляется эта особенность у динамита, который несмотря на
свою полужидкую консистенцию и разбавление 25% недеятель-
ного кизельгура, имеет в 3—4 раза большую скорость детонации,
чем чистый нитроглицерин. На основании этого можно предпо-
лагать, что кристаллическая структура (в случае
динамита кристаллические диатомеи) весьма благоприятствует
распространению взрывной волны. Так например Каст уста-
новил, что скорость детонации тринитротолуола не уменьшалась
после добавления 10% динитробензола невидимому потому, что
тесная смесь обоих видов кристаллов легче передает инициирую-
щий удар. В остальном различии в аггрегатном состоянии одного
и того же вещества не имеют значения; низкие температуры, на-
пример охлаждение до —190°, не оказывают ника-
кого влияния на скорость детонации; явление детонации может
быть в крайнем случае облегчено или затруднено.
Согласно приведенным в табл. 4 данным измеренные скоро-
сти детонации ни в одном случае не превосходят 8700 м/сек.
Максимальную величину имеет смесь тетранитрометана с толуо-
лом, равную примерно 9000 м/сек.
В табл. 4 приведены те 1изве1стные в настоящее время скорости
детонации газообразных, жидких и твердых взрывчатых веществ,
которые согласно современному состоянию исследования заслу-
живают наибольшего доверия.
4. Величина и продолжительность пламени взрыва
Уже полвека назад стало известно, что антигризутность
взрывчатого вещества находится в тесной связи с величиной,
продолжительностью и температурой его пламени взрыва.
В стремлении найти для каждого взрывчатого вещества надеж-
ный критерий антигризутности удалось чрезвычайно наглядно
установить фотографическим путем связь между составом и
опасностью воспламенения. Чем более длинно и горячо пламя
и чем более оно продолжительно, тем меньше безопас-
ность взрывчатого вещества в отношении
рудничного газа и угольной пыли; впрочем не
следует широко толковать это определение в том смысле, что
все взрывчатые вещества с коротким пламенем и малой продол-
жительностью—'безопасны.
Нижеследующие снимки в темноте (показывают распространение света
от 33 г взрывчатых веществ в свободно подвешенном стеклян-
ном шарике, взорванных медным капсюлем № 8. Снимки производи-
102
Основные понятия из теории взрывчатых веществ
ТАБЛИЦА 4
Скорости детонации взрывчатых веществ
Названия ВВ Плотность заряжания Скорость детона- ции (м/сек) Условия опыта Автор
Макси- мальная Практи- чески приме- няемая
Газовые взрыв- чатые смеси Гремучий газ (2H2-f- 0,00054 2820 Бертло,
4-Og) Хлористоводородный . 1730 1883 г.
гремучий газ (H2-f- + С1'2) Смесь ацетилен-кисло- 0,00136 2390
род (2CJU + 5O.j Рудничный газ (СН4 4- 0,00119 2320 Диксон. 1893
+ 2О3) Смесь окись угле- — 0,00131 1680 и 1903 гг.
рода — кислород (2СО+О2) Смесь циан-кислород 0,00173 2730
Жидкие взрыв- чатые вещества Нитроглицерин жид- 1,60 1,6 1525 В свинцовой Эбль 1866 г.
кий То же —- — 2060 трубке 0 30 мм В железной Меттегаиг,
» »> — — 1388—1627 трубке 0 30 мм В трубке 1903 г. Комей и
»» »> — — j/ 8410—8530 025 мм В трубке Флетчер. 1912 г.
», » — • — 7430 0 37,5 мм В цслыютяну- _Гюитер.
я я — — 7760 той стальной трубке ) В стальной 1920 г. Фридрих,
Я я — — 8240 труоке } 34 X 42 мм с | заридом 75 г J пеитринита 1931 г.
//. Скорость детонации
103
Продолжение
Плотность заряжания Скорость
Названии ВВ Макси- мальная ® i к « = *? га S a <u -н С К детона- ции (м/сек) Условия опыта Автор
Нитроглицерин жид- кий г я W », Нитроглицерин за- мерзший То же —75° Нитрогликоль жид- кий То же .-г г т» Нитрогликоль полу- твердый — 40 То же твердый — 70° Этилнитрат Метялнитрат 1,73 1,49 1,12 1,21 | | | 5 5 ?• | 1 1 1 1 1 1 6500 8580 8625 8130-8290 Свыше 8000 7830 8190 8310 1000-3000 Около 8000 Ниже 1000 6000 - 7000 2480 В прессованной цельнотянутой трубке 35 X 43 мм, капсюль № 8 В прессованной без шва трубке 35 X 43 мм с зарядом 50 г пикриновой кислоты Цельнотянутая стальная труб- ка 51 X 57 мм, капсюль № 8 В стеклянной трубке 30 и 20 мм внутрен- него диаметра В железном тигле, капсюль № 8 В цельнотяну- той стальной трубке 32 X 38 мм То же с дето- натором— 50 г пикриновой кислоты В прессованной трубке со швом 35 X 43 м м с детонатором— пикриновой кислотой | В железном z тигле с капсю- J лем № 8 В прочной обо- лочке В стеклянных трубках 0 4,5 мм Наум и • Бертманн, 1931 г. Штетбахер, 1930 г. Наум и Бертманн, 1931 г. Штетбахер, 1930 г. Бертло, 1891 г.
104 Основные понятия из теории взрывчатых веществ
Продолжение
Названия ВВ Плотность заряжания Скорость детона- ции (м/сек) Условия опыта Автор
Макси- : мальная 2 Л 05 *- •г’ С5 * 5 s S 5 о = «> ±7 о С- ся 1— S' Е К
Метилнитрат Двуокись азота — се- роуглерод (65:35) То же Двуокись азота — ни- тробензол (70:30) Тетранитрометан-то- луол (100:15,66) Тетранитрометан- о-нитротолуол (100:28,9) Оксилнквнты Кислород—сажа (2,66:1) То же (2,66:1) Кислород — карбен (3,04:1) То же (3,04 :1) Кислород-пробковая мука (2,03:1) То же (2,03:1) Твердые взрыв- чатые вещества (определенные хи- м ические соеди- нения) Маннит гексанитрат. Пентаэритрит тетра- нитрат 1,40 1,38 1,45 1,50 0,8 0,8 1,06 1,06 0,67 0,7 1,78 1,77 1,4 1,38 1,45 1,50 1,7 1,62 Около 8000 4600-6600 7650 Около 8500 Около 9000 Около 9000 5000—6000 3450-5400 5600 4800—6000 3300 3500- 4500 8260 8400 В широких же- лезных трубках В железном тигле с капсю- лем № 8 В железном тигле с капсю- лем № 8 В зависимости от большей или меньшей вели- чины частиц сажи В железной трубке Q4 с -и В зависимости от величины частиц карбена В бумажных гильзах 0 3,3 см В зависимости от величины частиц Бертло, 1891 г. Паскаль, 19?0г. Штетбахер, 1930 г. Штетбахер, 1930 г. Наукгоф, К. Ф. Мейер, 1927 г. Каст, 1924 г. К. Ф. Мейер, 1927 г. Каст, 1924 г. К. Ф. Мейер, 1927 г. |каст, 1923 1.
II. Скорость детонации
105
Продолжение
11азвания ВВ Плотность заряжания Скорость детона- ции (м’сек) Условия опыта Автор
Макси- мальная X • к г-1 к 54 сз « 5 X S « G х о С-к С ? с а:
Пентаэритрит тетра- нитрат Дипентаэритрит гек- санитрат Циклотрнметилен- тринитрамин Пироксилин сухой „ С16%Н2О . 2%Н2О Трянитрофеннлметил- нитрамин То же Гексанитродифенпл- амин То же Пикриновая кислота То же Трииятроаннзол Трипитробензол То же Тринитрохлорбензол Тринитротолуол » • Тринитроксилол Дянитробензол Гремучая ртуть Азид свинца Циануртриазид Тринитрорезорцянат свинца мм ‘w।£ । ।i 1 I 1 ।1 । 5I 1 I § 1 1.7 1,59 1,70 1,3 1,4 1,25 1,68 1,63 1,58 1,67 1,63 1,69 1,60 1,64 1,76 1,59 1,57 1,57 1,51 1,50 1,25 4,20 4,60 1,54 2,90 8700 7100 8380 6305 6795 6660—6980 7740 7250 7100 7150 7250 7260 7600 7000 7000 7150 6870 6710 6830 6600 6100 2250 5400 5300 7500 5200 Экстраполиро- ванная вели- чина Запрессован- ный в Ю-лци медной гильзе Залитый в стальную трубку 34 X 42 мм С детонатором из 75 г пен- трита Экстраполиро- вано Брюн, 1932 г_ Каст, 1923 г_ | Каст, 1915 г- Фёрг, 1912 г. Фр и дер их, 1933 г. Каст Джнуа Фридрих, 1931 г. Робертсон Каст Кинг н Флорентен, 1913 г. Каст; | Каст
106 Основные понятии из теории взрывчатых, веществ
Продолже ние
Плотность заряжания Скорость
Названия ВВ Макси- мальная Нракти- чески приме- няемая детона- ции (м/сек} Условия опыта Автор
Твердые взрыв- чатые смеси
Гремучий студень 92/8 92/8 » 92/8 „ 92/8 . 92/8 , 92/8 То же замерзший от —40 до —50° Гурдинамнт (25% гура) То же (25% гура) „ (25% гура) „ „ с 75% нитро- гликоля То же (25% гура) ЭКелатиндниамит 65% 65% 1,63 1,63 1,65 1,6 1,55 1,55 1,5 1,4 1,55 1,7 1,7 1,65 1,62 1,6 1,5 1,6 1,59 1,65 1535 2285 6855 2445—6860 7400-7550 7630-7875 8000 Около 1000 6650 6700 5700 6000 4990 2055 6120 В газовых же- лезных трубах 0 26 мм В железных трубках 27X33 мм. одногодичный до двухгодич- ного В железных трубках 15 х 21 мм. выдержанный несколько дней 3,2-сл патроны с детонатором нз 40%-ного динамита В стальной трубке 34 X 42 мм с детонатором нз 75 г пентри- ннта В железных тиглях с кап- сюлем № 8 В 3,2-сл кар- тонных патро- нах Каст 1913 г. Герлин 1913.Г, Герлнн, 1913 г. Bureau of Mines, 1929 г. Фридрнх, 1931 г. Наукгоф Штетбахер, 1931 г. Каст, 1924 г. Дотрнш, 1906 г. | Наум, 1919 г. Bureau of Mines, 1929 г. Каст, 1913 г. Каст, 1920 г.
II. Скорость детонации
107
Продолжение
Названия ВВ Плотность 1 заряжания | Скорость детона- л • Условия опыта цни (м/сек) ' Автор
Макси- мальная нракти- i ЦРСКИ приме- няемая
Желатнндинамит 65% 65% 65% 50% 70% Экстрадинамнт 70% 70% Военный пентринит 80% Пентрит с 1О°/о пара- фина Альдорфит (81% NH4NO3) Допарит (80% NH4NO3) Шеддит (80% КС1О3) Макарнт [70% Pb (NO3).. с 30% тр ннитротол у ола| Пироксилиновый по- рок, желатиниро- ванный Дымный порох (75% KNO3) Взрывчатая селитра (73Р/0 №NO3) То же (73% NaNO3) I II 1 1 1 1 1 1 ММ । 1 1 1 1,5 1,4 1.7 1,59 1,10 1,14 1.2 2,80 0,9 1,2 1,04 1,25 1250—2750 6150 6000—6600 2900—5610 6940 2900 6300-7400 около 8400 8020—8090 4800—490Э 3700 2900 4800 1000—1800 380—420 500 469 В маннесманов- ских трубках с толщиною стенки 3—4 мм, капсюль № 8; взрывчатое ве- щество выдер- жано 2—3 не- дели То же с 10 г запрессованной пикриновой кислоты В железной трубке 0 32 мм В 32-мм патро- нах По опытам пробивания С тетриловым капсюлем Бриска № 8 — В железных трубках 0 35—21 мм В железной трубке 0 32 мм В шпуре (забитом) Зелле, 1923 г. Bureau of Mines, 1929 г. 1 Берлин, 1 1913 г. Штетбахер, 1930/31 г. Фридрих, 1931 г. Каст, 1913 г. Каст, 1924 г. Дотриш, 1906 г. Каст, 1913 г. |каст, 1920 г. - Bureau of Mines, 1929 г. Монрое и Гель, 1915 г.
108 Основные понятия из теории взрывчатых, веществ
лись с расстояния 9 м объективом Тессар с фокусным расстоянием в 15 см
на пластинках «Хромоизоляр».
Вследствие вторичной реакции—горения окиси углерода—наиболее
мощное и самое светлое пламя дает пикриновая кислота, затем следует
дымный порох и значительно уступающий им в этом отношении вязкий гре-
Рнс. 57. Дымный порох (115 см).
Рнс. 56. Пикриновая кислота
(высота пламени около 2 м).
мучий студень, который, (несмотря на избыток кислорода, отличается
большей пламенностью, чем желатиндинамит, содержащий аммиачную се-
литру. Для аммиачноселитренного и хлоратного взрывчатых веществ све-
товая поверхность уменьшается почти до величины точки, как бы отмечая
Рис. 60.
Альдорфит.
Рис. 61.
Шеддит.
Рис. 58. Грему-
чий студень 98/2
(85 см).
Рнс. 59.
65%-ный жела-
тиндинамит
(10 см).
только капсюль-детонатор. Хотя оба заряда и взрывались с сильным звуком,
однако взрыв был не (настолько интенсивен, чтобы лучи светового явле-
ния при относительно малом отверстии объектива могли дать заметное по-
темнение на фотографической пластинке.
Приведенные выше фотографии (рис. 56—61) характеризуют
только наибольший объем пламени, действующего на пластинку,
который можно зафиксировать фотографическим путем; о вре-
II. Скорость детонации
109
пени развития пламени они не дают никакого представления.
Меттеганг первый выступил в 1902 г. с предложением поль-
зоваться приспособлением для измерения продолжитель-
ности пламени; его аппарат, употреблявшийся Виллем1 и
другими исследователями для характеристики антигризутности
взрывчатых веществ, в основном отличался тем, что между мор-
тиркой, из которой выбивалось пламя взрывчатого вещества, и
неподвижной фотографической пластинкой устанавливался снаб-
женный прорезями вращающийся алюминиевый диск; свет от
пламени проходил через прорези, падал на пластинку и фикси-
ровался. При скорости вращения диска, равной 16,8 м/сек, за-
Рнс. 62. Пикриновая кислота. Рис. 63. Пикриновая кислота
с 5°/0 NaCl.
фиксированная полоса соответствовала времени 0,024 сек., так
что по числу светлых полос можно было непосредственно опре-
делять продолжительность пламени (рис. 62). На примере п и-
криновой кислоты очень ясно наблюдается образование
последующего пламени, вызываемого горением газо-
образных продуктов взрыва, и разделение на два пламени и
две записи на шкале, между тем как добавка 5% поваренной
соли или 5% бикарбоната «атрия совершенно уничтожает второе
пламя, а с ним и 'вторую запись на шкале.
Этот аппарат, дающий пофазные фотографические снимки,
несколько лет назад был оставлен и заменен вращающейся
Z. f. Schiess- u. Sprw. 1909, 341.
1W Основные понятия из теории взрывчатых веществ
пленкой, которая на о д н о м и том же фотографиче-
ском снимке фиксирует одновременно длину и
продолжительность пламени.
Рис. 64. Аппарат для измерения длины и продолжительности
пламени взрывчатых веществ.
Рис. 65. Фотография пламени веттерно-
белита В на подвижной пленке.
Аппарат этот, также бази-
рующийся на предложении Мет-
те ганг а, состоит из:
1) электромотора с тахоме-
тром,
2) фотографического аппарата
с вращающимся барабаном, на ко-
тором укреплена пленка, и электри-
ческим приводом,
3) нормальной мортирки для
производства выстрелов (рис. 160).
Из вертикально установленной
мортирки обыкновенно произво-
дится в темноте выстрел 100 г
взрывчатого вещества в виде
30-жж патрона. Приблизительно
в 6 ж от него располагается в виде
деревянного ящика фотографиче-
ский аппарат, объективом которого
служит система кварцевых линз
большой светосилы; эта система
линз пропускает большую часть
ультрафиолетовых лучей, отвечаю-
щих самой горячей части пламени.
Фотографический барабан, находя-
щийся в ящике, обернут пленкой,
а два конца пленки пропущены в
прорезь барабана, где они закр<*
III. Развитие явления взрыва
111
плены латунной скобкой. Для привода служит электромотор, который со-
общает барабану окружную скорость до 20 и/сек. Ббльшие скорости не
увеличивают точности измерения, так как рассеивание также соответственно
увеличивается и снимок вследствие меныней силы света получается менее
отчетливым и труднее поддается обмеру. Число оборотов фотографического
барабана определяется тахометром, так же как и в случае хронографов для
определения скорости детонации. Устройство для воспламенения располо-
жено так, чтобы можно было сделать три снимка на одну пленку.
Продолжительность пламени (ср. стр. 356) вы-
ражается в тысячных долях секунды и составляет:
для антигризутных взрывчатых веществ 0,35—0,60—1,20 мил-
лисекунд;
для горных взрывчатых веществ 1,4—8,8 миллисекунд;
для дымного пороха 1540 миллисекунд.
III. Развитие явления взрыва
1. Вычисление объема газообразных продуктов по реакции
взрывчатого разложения
По закону А нот ад ро каждый моль (грамм-молекула) газа
при 0° и 760 мм на 45° географической широты занимает объем:
22,412 л. Поэтому объем газа легко можно вычислить из урав-
нения разложения взрывчатого вещества: необходимо только
число молекул газа умножить: на молярный объем, равный 22,412,
чтобы выразить объем газообразных продуктов взрыва в литрах.
Для нитроглицерина вычисление дает следую-'
щие цифры:
4СзН5(ЬЮз)2 = 12СОг + ЮНаО (парообр.) + 6N2 + О2;
•4 - 227,06 = (12 + 10 + 6+ 1)22,412 л газов;
908,24 г 649,95 л, или «а 1 кг 715,6 л газов.
При средней температуре воздуха 20° и барометрическом да-
влении 720 мм (Швейцарское горное плато) молекулярный объем
по закону Бойл я-М а р и о т т а увеличивается до 25,4 л:
22,412 <1+0-С0^7'20)-76 =25,4 л;
вследствие этого вычисленный выше объем газообразных про-
дуктов разложения нитроглицерина возрастает с 715,6 до 811 л.
Для гремучего студня, который на 12,633 кг дает
401 моль газов (стр. 127), объем продуктов взрывчатого разло-
жения составит:
401 - 22,412 .
12,633 711,4 л/кг.
112 Основные понятия из теории взрывчатых веществ
Тринитротолуол дает:
2CeH2CH3(NO2)3== 7СО + 7С + 5Н2О + 3N2;
2 227,1 = (7 + 5 + 3) 22,412;
454,2 г 336,35 л, или 740,6 л на 1 кг.
Несмотря на значительное выделение сажи, тринитротолуол
.дает следовательно больший объем газов, чем нитроглицерин,
нацело превращающийся в газообразные продукты. Однако
необходимо заметить, что уравнение разложения (или, точнее,
стехиометрические соотношения продуктов распада, получаю-
щихся в момент наивысшего давления) для взрывчатых веществ
с большим недостатком кислорода значительно менее надежно
и справедливо только для бинарных соединений, распадающихся
на элементы, например для азида свинца или ацетилена. Даже
в случае взрывчатых веществ, представляющих собою опреде-
ленные химические .соединения (как например нитроглицерин),
которые благодаря небольшому избытку кислорода могут дать
полный окислительный распад молекулы, теоретическое равно-
весие между четырьмя различными продуктами распада — водой,
углекислым газом, кислородом и азотом — все же легко нару-
шается. В какой мере это нарушение имеет место даже в слу-
чае идеально распадающегося гремучего студня, показывает
табл. 6 (см. стр. 120).
Объем, занимаемый газообразными продуктами, образующи-
мися при взрыве 1 г взрывчатого вещества при 0° и 760 лйи
давления, выраженный в кубических сантиметрах, по аналогии
с удельным весом называется удельным или нормаль-
ным объемом (уо). Этот объем зависит от химического со-
става взрывчатого вещества и является понятием, характеризую-
щим взрывчатое вещество.
Максимальный объем! газообразных продуктов, примерно
1500-кратный по отношению к единице веса, дает (по теорети-
ческому подсчету) азид аммония; минимальный — всего
лишь 230-кратный по отношению к единице веса — азид свинца.
2. Объем газообразных продуктов в момент взрыва
По объему газообразных продуктов при 0° и 760 мм. и темпе-
ратуре взрыва по стоградусной шкале t или абсолютной темпе-
ратуре взрыва Т можно, считая давление постоянным, вычислить
объем газообразных продуктов взрыва (у,) по закону Гей-
Люссака:
(273 + Q
f 273 273 ’
Бели применить эту формулу для нитроглицерин.а, то
при нормальном объеме 715,6 Л и температуре взрыва 4210° по-
III. Развитие явления взрыва
113
думается объем газообразных продуктов взрыва, равный 11 751 л
на 1 кг, или, принимая плотность нитроглицерина .равной 1,6 —
в 18 802 раза больше первоначального объема взрывчатого ве-
щества. Для тринитротолуола (ко — 740,6; t — 3050°) по-
лучается 9015 л на 1 кг, или в 14 604 раза больше начального
объема при плотности плавленого или пресованного тринитро-
толуола 1,62. Однако в действительности такие объемы никогда
не получаются, так как ни объем продуктов взрывчатого разло-
жения, ни температура взрыва не могут рассматриваться как по-
стоянные, и весь процесс расширения, не являющийся строго
адиабатическим, сопряжен с небольшими потерями тепла путем
излучения. Но вычисления показывают, что каждое взрывчатое
вещество при средней плотности 1,5 (плотность динамита) дает
при взрыве объем газообразных продуктов по крайней мере
в 10000 раз больший, чем его первоначальный объем.
3. Давление газообразных продуктов взрыва (Давление взрыва)
Давление газообразных продуктов взрыва, т. е. происходящее
при всяком взрыве повышение давления, является причиной
действительной работы, производимой взрывом; это давление
можно было бы назвать с некоторым приближением к истине
«взрывчатой силой», хотя с физической точки зрения это, быть
может, и не вполне удачное выражение.
Давление взрыва .можно вычислить по закону Бойля-Ма-
риотта, согласно которому объемы обратно пропорциональны
соответствующим давлениям; из отношения объема газообраз-
ных продуктов взрыва vt к первоначальному объему взрывча-
того вещества то получается:
Это характерное для каждого взрывчатого вещества давле-
ние газов называется по предложению Бертло удельным
давлением и представляет собою давление, производимое
газообразными продуктами взрыва единицы веса взрывчатого
вещества (1 КГ) в единице объема (1 л), т. е. давление при плот-
ности заряжания 1 (в атмосферах). Оно обозначается через 1
(force1) и в общей форме выражается следующим уравнением:
Г= ^-(273 + 0=^0 * *T(=RT),
ZZ о
где ро во всех случаях равно 1 ат.
Для подсчитанных выше объемов газообразных продуктов,
образующихся в момент взрыва, для нитроглицерина
/ 273 4- 4210 \
11751 л ( = 1 • 715,6--gg---)
1 Force — сила.
8 Зак. 3171. —Штетбахер-
114 Основные понятия из теории взрывчатых, веществ
и для тринитротолуола 9015 л «удельное давление» в еди-
нице объема (1 л) выразится соответствующим числом атмосфер:
подставляя вместо ро, равного 1 аг, 1,0333 кг/см2, получаем
1,0333 • 11 751 = 12 142 и 1,0333 - 9015 = 9315 кг/см2. Поэтому
термину Б е р т л о соответствует размерность не силы, а энер-
гии, так что «силу» в этом смысле лучше понимать как работо-
способность, ибо f выражает работу, которая совершается, когда
газ расширяется под атмосферным давлением до объема у,
почему название «удельная энергия» и является наиболее подхо-
дящим.
Что «сила» f, рассматриваемая при изменяющихся плотностях заряжа-
ния, представляет определенную числовую характеристику взрывчатого ве-
щества, а не только приблизительную цифру «практического характера»,
ясно из следующего сопоставления: согласно исследованиям А. Нобля,
являющимся и но настоящее время образцовыми, нитроглицериновый по-
рох — кордит — Дает при различных плотностях заряжания следующие
давления в бомбе:
д р (ат) f (вычисленная) t>0 — 962 л
0,05 412 7840 а = 0,962
0,1 1052 9510 1
0,2 3217 9350 } /=9480
0,25 3155 9580 J
0,4 5808 8930
0,45 6587 8300
Экспериментальное определение давления р в атмосферах позволяет
вычислить значение f из нижеприводимого уравнения Эбля:
Согласно этому f оказывается приблизительно постоянной величиной, по-
скольку принятые давления соответствуют изменению плотностей заряжа-
ния -от 0,1 до 0,25 и составляет несколько больше 3000 аг.
Наоборот, из средней величины f = 9480 для каждой плотности заря-
жания можно вычислить соответствующие давления в атмосферах вплоть
до Д 1, когда р и f становятся равными (если пренебречь величиной о)
и на это мгновение принимают одну и ту же величину. Но ввиду того
что коволюм а при больших давлениях изменяется, такой подсчет может
быть применен только для средних указанных величин.
Максимальное давление газообразных продуктов зави-
сит главным образом от плотности заряжания, т. е. от отноше-
ния веса заряда L в килаграммах или граммах к объему каморы
сгорания (детонации) V в липрак или кубических сантиметрах.
Это частное -р обозначается через Д. В таком случае’да-
вление газообразных продуктов р равно произведе-
нию из удельного давления и плотности заряжания:
P = f Д.
В этом уравнении необходимо принять во внимание влияние
так называемого коволюма. Под коволюмом подразуме-
III. Развитие явления взрыва
115
вается объем самих газовых молекул, не поддающийся умень-
шению, т. е. наинизший предел сжатия газообразных продуктов
взрыва. Этот абсолютный остаток, состоящий из несжимаемых
молекул, проявляет себя тем, что объем газообразных продук-
тов взрыва при очень высокой температуре уменьшается не без-
гранично и не пропорционально повышению давления, а быстрее,
так что если через ро обозначить низкое давление, а через pt —
высокое, то закон Бойля-Мариотта будет справедлив
только после вычитания поправки на объем:
Го^0=А(^ — а)-
С а р р о установил, что коволюм а для наиболее часто встре-
чающихся взрывчатых веществ равен 0,001 соответствующего
объема газов при 0° и 760 мм
а = -^
1000
С учетом этой величины приведенное выше уравнение по
Эблю принимает следующий вид:
Согласно этому уравнению коволюм уменьшает объем, в ко-
тором происходит взрыв, и вместе с тем повышает давление.
Нобль, приняв во внимание эту поправку, получал в бомбе
очень точные значения давлений до 8000 кг/см2. Однако для
взрывчатых веществ с большим удельным весом при высоких
плотностях заряжания получается, что еще до взрыва в своем
объеме коволюм равен или больше первоначального объема
взрывчатоТо вещества: тогда давление взрыва возрастает до
бесконечности, как например для гремучего студня, кото-
рый на 1 л дает объем в 1153 раза больший первоначального
(ко) и таким образом с новыми молекулами в его составе после
взрыва занимает объем в 1,15 раза больший (vo/1000), чем само
твердое взрывчатое вещество. Но так как бесконечно большое
давление взрыва, хотя бы и при максимальной плотности заря-
жания, совершенно невероятно, то необходимо принять, что ко-
волюм при высоких давлениях значительно уменьшается; в свете
современной атомной физики такое представление вполне зако-
номерно. Уже при уменьшении величины С а р р о на 2/з полу-
чаются давления, которые даже при наивысших плотностях за-
ряжания не превышают 100 000 ат.
Итак, хотя объем коволюма и известен только приблизи-
тельно и представляет собою чисто теоретическую, практически
неопределимую величину, но все же из изложенного ясно, что
взрывчатое вещество должно разрушить всякую оболочку, всякое
сопротивление, если плотность заряжания (например в шпуре
8*
116 Основные понятия из теории взрывчатых веществ
с забойкой) приближается к плотности взрывчатого вещества.
В случае взрывчатых веществ, которые при взрыве дают твер-
дый остаток (сажа или продукты разложения 'селитры), их объем
и (равный весу, разделенному на плотность) прибавляется к ко-
волюму.:
-(«+«)]• -
Давление взрыва определяется на основании закона
Г е й-Л ю с с а к а-М ариотта по уравнению:
__ ^оРо 273+ ( _ f
' 273 * V—a V—a '
где ро — давление атмосферы = 1,0333 кг/см2-,
ко — объем газообразных продуктов, полученных после
взрыва единицы веса взрывчатого вещества (1 кг или
1 г) при 0° и 760 мм (удельный объем);
t — температура взрыва (абсолютная температура взрыва
7 = 273 + 0;
V — объем, предоставляемый газообразным продуктам
взрыва единицы веса (1 кг взрывчатого вещества)';
а — коволюм, принимаемый равным
'А
1000
Если уравнение состояния газов выразить без поправки на
объем следующим образом:
Ро V 273 ’
Т
273
то ясно видно, что повышение давления зависит, с одной сто-
/ Ч)о \
роны, от отношения ооъема газов I у-объемный фактор I, а
с другой стороны, от отношения абсолютных температур
температурный фактор) после и до взрыва. Если объемный фак-
тор мал, как в случае взрывчатых газовых смесей, то это зна-
чит, что соответствующее исходное вещество непригодно в ка-
честве взрывчатого материала.
Чтобы получить живое, практическое представление об
абстрактной формуле, произведем на примере для тротила
три расчета, а именно: без учета коволюма, с учетом коволюма
и с учетом выделения сажи.
Согласно теоретическому уравнению разложения при взрыве I кг три-
нитротолуола образуется объем газообразных продуктов (го), равный
740 л, и выделяется 185 г сажи; такой твердый остаток, если принять его
плотность равной 2,0, занимает в 1 л объем 0,0925 л. На основании этих
данных вычислим давление взрыва, «удельную энергию», при плотности
заряжания 1, приняв температуру взрыва в 3150°.
Ilf. Развитие явления взрыва
117
I. Без учета коволюма. Так как А = 1 то по формуле Эбля Р = f:
P=f= 1,0333 • 740 - 273 ZL3150- = 9590 кг/смК
zlo "
IT. С учетом коволюма Q
P= ^ = 1,0333.740 -ЭТЗ(™^.ИГ740)~Жт”'“5-
III'. С учетом коволюма и выделения сажи:
Если положить в основу расчета опытные данные табл. 6, то Р достигло бы
практически лишь величины 37 700 кг/см-.
Если в последнем случае желательно знать, когда давление
возрастает до бесконечности, то коволюм вместе с твердым
остатком точно отцрсят к 1 i Это имеет место при объеме
газообразных продуктов, равном 912,5 л; разделив это число на
цифру, выражающую удельный объем (740 л), получаем; плот-
ность 1,23. Так как тринитротолуол ни .при этой, ни при макси-
мальной плотности (1,62) не может давать бесконечно большого
давления, то коволюм при таких давлениях должен быть опреде-
ленно меньше 0,001, т. е. меньше общепринятого значения.
Далее из этих вычислений становится очевидным, что выделе-
ние сажи при взрыве ароматических нитросоеди-
нений сильно повышает давление ив полном смысле
слова должно быть оценено как положительный фак-
тор взрыва, хотя из чисто термохимических соображений и по
аналогии с соединениями, которые, как например нитрогликоль,
полностью обращаются в газообразные продукты, совершенно
неправильно делают как раз обратные выводы.
Табл. 5 (стр. 118) представляет те идеальные давления без
учета коволюма, которые должны были бы получаться в за-
мкнутом сосуде объемом 1 л, если бы в этом сосуде произошел
взрыв при указанных плотностях заряжания (Р=Г - д).
Что эти постоянно указываемые в учебниках числа имеют
лишь приближенное значение и, самое большее, указывают на
быстрое повышение давления при плотности заряжания, равной
единице, можно «видеть из двух примеров. По табл. 6 (см. стр. 120)
для пироксилина при д = 0,2 давление получилось бы равным
1,0333
800-
(3270-J-273)
273
0,2 = 2139 кг/сти2,
для пикриновой
кислоты при д=0,9, наоборот, 88 700 кг/смг.
Малляр и Лешателье были первыми исследовате-
лями, пытавшимися измерить посредством манометра весь про-
цесс нарастания давления от начайа воспламенения до достиже-
ния максимального давления и далее в продолжение охлаждения.
118 Основные понятия из теории взрывчатых веществ
ТАБЛИЦА 5
Давление взрыва различных взрывчатых веществ в кг/см*
Плотность заряжания Д Дымный порох Бездымный порох Пирокси- лин Нитрогли- церин Пикрино- вая кислота Аммиачная селитра Гремучая ртуть
0,1 336 858 1061 1098 983 542 468
0,2 708 2 026 2 343 2351 2174 1217 966
0,3 1 123 3 275 3 921 3947 3 650 2 077 1501
0,4 1 587 —- 5912 5640 5523 3211 2 072
0,5 2112 —- 8 502 7 829 7 982 4779 2686
0,6 2 708 —- 12 000 10 560 11 350 7082 3347
0,7 3393 —. 17 020 14060 16 240 10 800 4062
0,8 4 201 —- 21810 21520 24030 17 870 4952
0,9 5126 — 38500 25270 38310 36250 5 683
1,0 6236 —- —. 35010 — со 6602
1,2 9255 —- ОС' .—. со .—. 8 726
1,4 14 130 — — со — — 11320
1,6 29340 —- — —. .—. —- 14560
1,8 — —- —. —- — — 18 790
2,0 со 1 — — .—. —- — 24350
2,4 — — — — — — 43970
3,2 .— — — 1 — ЭЭ
Они впервые нашли также необходимым внести поправку на по-
тери теплоты. Эти потери были приписаны или рассеиванию
и. прежде всего невыгодной цилиндрической форме (бомбы, по-
глощающей (даже в ничтожно малый промежуток времени
взрыва) заметные количества тепла.
Чтобы исключить влияние внутренних охлаждающих поверх-
ностей, еще Б и х е л ь применил оригинальный способ экстра-
поляции, описанный .на стр. 143—144. В самом деле, этим путем
удается получить давление взрыва, не зависящее от каких бы
то ни было потерь на излучение, как бы абсолютную неизме-
няемую величину давления взрыва. Но если пользоваться этим
же методом при различных давлениях, то между теплотой и
давлением обнаруживаются несоответствия, которые при приня-
тых допущениях невозможно объяснить. Именно оказывается,
что во время взрыва с повышением давления возникают потери,
которые нельзя объяснить ни излучением, ни абсорбцией.
Если Q — тепловой эффект реакции, протекающей со взры-
вом, то
Q = (7'-70)SQ,
т. е. здесь Q без всяких оговорок принимается; равным тепловому
эффекту реакции (произведению разности температуры взрыва
Эта величина не имеет значения, так как плотность не бывает выше 1,9
III. Развитие явления взрыва
119
и нормальной температуры на сумму теплоемкостей образую-
щихся газов); при этом учитываются те количества тепла, ко-
торые могут теряться благодаря проводимости или излучению
через стенки бомбы 'во время нарастания кривой воспламенения.
Все имеющие место сверх того потери тепла вызываются хими-
ческими промежуточными реакциями, отчасти диссоциацией, от-
части поглощением тепла вторичными реакциями.
В каких размерах в пределах температуры взрыва может
иметь место диссоциация, показывает следующая таблица
для водяного пара и углекислоты (по Нернсту):
Температура (абсолютная) 1 am 100 am
НзО CO2 H2O co2
1500° 0,0202% 0,0483% 0,00433% o,oio7o
2500° 4,21% 17,6% 0,927% 4,09%
3500° 30,9% 83,2% 7,79% 39,8%
Согласно этим цифрам при температуре 3500° для взрыва пропадает
уже Via теплоты горения водорода и */з теплоты горения углерода, правда,
яри небольшом давлении в 100 ат. В какой степени могла бы быть принята
во внимание, кроме молекулярной, еще атомарная диссоциация
{ионизация) при иаивысших температурах (как для оксиликвитов или сме-
сей с тетранитрометаном):
На = Н + Н — 81 б. кал
O2-O + O—II8 б. кал.
до настоящего времени ие ясно. С повышением давлений детонации
® 100—1000 раз диссоциация снова значительно уменьшается: во всяком слу-
чае в условиях практики можно считать, что значительных потерь энергии,
зависящих от этой причины, нет. Впрочем, по вычислениям Шмидта 1
диссоциация углекислоты при р = 100 000 ат и Т = 4500° может доходить
До 15%.
Но диссоциация не является единственным фактором умень-
шения количества теплоты. Предполагают, что образуются тер-
мически слабо эффективные и кроме того эндотермиче-
ские промежуточные соединения, которые при очень высоких
температурах всегда более постоянны. Так например озон и пе-
рекись водорода обнаруживаются при взрыве гремучего газа
как постоянные спутники воды. В результате всего этого давле-
ние взрыва и температура взрыва относительно уменьшаются тем
сильнее, чем выше температура детонации вообще, т. е. чем
больше в момент последнего повышения температуры число про-
цессов образования новых соединений -и явлений диссоциации,
----------------------- , __________________________________________
1 Beitrage zur Behandlung explosibler Vorgange, Z. f. Schiess- u. Sprw., 1929, 45
120 Основные понятия из теории взр ывчатых веществ
ТАБЛИЦА 6
Анализ газообразных продуктов взрыва и важнейшие дан-
ные, характеризующие свойства некоторых типичных
взрывчатых веществ, подвергнутых детонации
в свинцовом цилиндре
1000 г взрывчатого вещества Гремучий студень 92/8 Пентаэрит- тз Л н и 1) ГЗ Н CL н н S S Пи рокси- лин (13,3% N) Тетрил Пикрино- вая кислота Тротил J
воспламеняемого при плотности заряжания Д 1,45 1,54 1,3 0,9 1,56 1,0 1,45 1,52
Число молей на кило-
грамм
Для пентрита напри-
мер всего 35,6 моля
(теоретически 34,8
моля) 35,6 • 22,412 =
= 798 л газов
СО,
СО
С(сажа)
Н2О
Н2
о2
NO
N2
NH3
сн4
CmH„
HCN
(CN)2
СО2:СО
13,27
0,83
11,17
0,17
0,30
0,50
6,15
0,03
9,34
6,44
11,05
1,53
0,40
1,0
5,82
8,05
10,29
2,5
9,93
2,45
0,14
4,81
0,15
3,02
18,83
0,3
3,03
3,64
5,59
10,85
5,8
5,91
1,89
4,49
17,6
0,8
4,02
1,70
7,88
10,18
6,8
4,60
1,08
5,30
8,79
15
7,05
1,69
16
1,5
0,8
7,73
0,3
0,48
0,02
1,2
0,2
0,16
7,82
0,27
0,03
0,6
0,58
0,5
5,02
0,1
0,16
0,04
0,66
1,2
0,25
5,81
0,3
0,12
0,01
0,33
0,4
0,7
5,2
0,9
0,03
0,05
1,4
0,1
0,6
Теплота взрыва
б. каЛ'Кг
Температура взрыва t
Удельный объем га-
зообразных продук-
тов (л/«г)
1510 1395
4150° 4010°
727 798
1045 850 1095 820
3270° 3000е 3530е 3050°
1030 918
3500° 2940°
800 860 750 780 690 688
быстро и в хаотическом беспорядке следующих один за дру-
гим. Поэтому температуры шзрыва, вычисляемые из стехиоме-
трических уравнений, всегда выше, чем температуры, определен-
ные на основании экспериментальных данных состава газообраз-
ных продуктов.
Непостоянство течения реакции особенно ясно видно из этого
сопоставления. «Взрыв» есть .крайне сложный процесс, который
зависит не только от внешних условий, но в не меньшей степени
и от природы самого взрывчатого вещества. Согласно предло-
жению Поппенберга взрывчатые вещества при их рас-
1 Составлена по Н a i d u. Schmidt, Z. f. Schiess- u. Sprw. 1931,295—297
111. Развитие явления взрыва
121
смотрении с чисто химической точки зрения и с целью термо-
динамических вычислений делятся на три группы:
1. Взрывчатые вещества, которые содержат большее или по край-
ней мере достаточное количество кислорода, необходимое
для полного внутримолекулярного сгорания водорода и углерода. Важней-
шие представители — нитроглицерин, нитрогликоль и гремучий студень.
2. Взрывчатые вещества, которые при детонации без остатка превра-
щаются в газообразные продукты, но содержат недостаточное количество-
кислорода для полного сгорания водорода и углерода. Представители — ни-
тропентаэритрит, пироксилин и бездымный порох (но только сгорающий
в оружии, а не подвергаемый детонации).
3. Взрывчатые вещества, значительный недостаток кислорода в которых
приводит к выделению твердого углерода в- виде сажи. Предста-
вители— все ароматические нитросоединения во главе с пикриновой кисло-
той и тринитротолуолом.
Для первой группы, особенно для нитроглицерина,
имеющего 3,5% избыточного кислорода, составление уравнения
разложения очень просто: продукты взрыва соответствуют пол-
ному сгоранию, а диссоциация, равно как и превращение согла-
сно уравнению равновесия водяного газа, ничтожна. (Для гре-
мучего студня, как показывает опыт, отклонения имеют уже
заметную величину.) Давления и температуры, вычисленные по
стехиометрическому уравнению разложения, являются верхними
пределами этих величин, которые в действительности полностью
достигнуты 'быть не могут. Предпосылкой для этого является
правильная детонация взрывчатого вещества; при частичном
превращении («сгорании») образование окислов азота и окиси
углерода может преобладать над образованием двуокиси угле-
рода.
Для второй группы взрывчатых веществ, в которых
содержится меньшее количество кислорода (но еще достаточное
для полного превращения их в 'газообразные продукты) и при
сгорании которых образуется значительное количество окиси
углерода, уравнение разложения составляется в соответствии
с равновесием водяного газа:
СО 4- НгО СОг 4- Нг(4- 10,1 б. кал)
или в другой форме:
со • н2о
со2 • Н2
где константа равновесия К определяется равновесием
диссоциации водяного пара и углекислоты. Реакция водяного
газа протекает без изменения объема и при температурах выше
830е сдвигается с поглощением тепла справа налево (при 830°
^=1). По данным анализа газообразных продуктов взрыва
тетрила (Д = 1,56) получаем:
^=10»9.- 5»9==в6)9 при / = 3530е.
• X , У
122 Основные понятия из теории взрывчатых веществ
Константа «6» соответствует детонации с выделением работы
(unter Arbeitsleistung), когда состав продуктов взрыва в период
охлаждения не изменяется никакими последующими реакциями.
По определяемой эмпирическим путем или принятой величине 6
и неизвестному числу молекул (хСОг, уНг, zCO, wHaO), которые
связаны между собою- четырьмя уравнениями:
1) х + z ~ числу атомов углерода С,
2) 2х + z +w == числу атомов кислорода О,
3) у +w = половине числа атомов водорода Н,
4) ^ = 6(К),
л • у
можно, принимая во внимание равновесие газов, соста-
вить уравнение разложения, т. е. уравнение состава
газообразных продуктов в момент детонации. Если желательно
учесть образующиеся в небольших количествах побочные про-
дукты (аммиак, синильную кислоту, циан, метан, углеводороды
и окись азота), то из соответствующих концентраций необходимо
отнять входящие в эти соединения молекулярные количества
водорода, углерода и азота.
Проведение таких вычислений по образцу Поппенберга1
не представляет затруднений. Несколько ненадежной величиной
является только константа К, которая например цо данным
табл. 6 имеет не вполне определенное значение, т. е. слишком
сильно колеблется даже при одинаковых внешних условиях.
Поэтому наиболее достоверно — составление уравнения разложе-
ния на основе анализа газообразных продуктов по методу Госу-
дарственного химико-технического института в Берлине.
Третья группа охватывает взрывчатые вещества, кото-
рые только частично превращаются в газообразные продукты;
при разложении этих взрывчатых веществ выделяются, различ-
ные количества элементарного углерода. Полное чисто
теоретическое составление уравнения разложения представляет
в этом случае значительные трудности. В то время как для
второй группы взрывчатых веществ количества ’ отдельных со-
ставных частей газообразных продуктов устанавливаются по
равновесию водяного газа, в данном случае приходится учиты-
вать еще равновесие между двуокисью и окисью углерода:
2СОГ?СО2 + С ( + 42,3 б. кал).
И в этом случае примеры вычисления мы находим у Поп-
пе н б е р г а, причем в качестве пятого неизвестного в уравне-
ние входит количество выделяющегося углерода и:
5x + z + u = C (число атомов углерода).
1 Приведены в книге Cranz, Lehrbuch der Ballistik, т. И. 23—28 (1926);
примеры подобных расчетов см. также Schmidt. Z. f. Schiess- u. Sprw.,
1929, 43 и 91; Friederich u. В r ij n, там же, 1932, 127.
HI. Развитие явления взрыва
123
В отличие от уравнения равновесия водяного газа, для кото-
рого состав есть функция температуры, уравнение равно-
весия «углерода» зависит не только от температуры, но и от да-
вления. Как правило, высокие давления благоприятствуют реак-
циям, которые протекают с уменьшением объема. В самом деле,
при детонации нитросоединений, даже в тех случаях, когда
кислорода достаточно для полного превращения в окись угле-
рода, наблюдается, как это следует из данных анализа табл. 6,
заметное выделение свободного углерода при одновременном об-
разовании больших количеств углекислого газа и значительного
остатка более высокомолекулярных соединений. В связи с этим
и отношение СОг к СО получится всегда меньше единицы, между
тем как для взрывчатых веществ, полностью обращающихся
в газообразные продукты, оно значительно больше.
ТАБЛИЦА 7
Продукты взрыва пикриновой кислоты при различных
условиях
Продукты взрыва Пикриновая кислота взрывается
в калориметрической бомбе в собственном объеме Д= 1,53
Л 0,1 А 0,3 А 0,5 в стальной бомбе В свинцовом цилиндре
со2% .... СО°/о СН4Ь/о .... WA . . . н2% С (сажа) . . . сн' С„ня (CSH4) . HCN 7,61 61,58 1,19 12,52 на 100 г 15,40 54,34 5,75 6,31 пикриновой 20,55 48,80 7,83 3,06 кислоты — 9,4 44,5 0,5 следы 2,2 7 0,5- С С 29,1 44,6 0,2 0,2 2,3 ,0 -1,0 ),23 ,29 .8
Количества углерода, выделяющиеся при взрыве в бомбе, по
Данным Поппенберга и Стефана:
Взрыв производится
прн А = 0,2 (%) в собственном объеме (%)
Пикриновая кислота . . 0,29 6,5
Тринитробензол .... — 10,7
Тринитротолуол .... 4,82 17,2
Динитробензол .... — 19,7
124 Основные понятия из теории взрывчатых веществ
Детонация в собственном объеме производилась таким обра-
зом, что стальная бомба, имевшая стенки толщиною 3—4 см, по-
мещалась в большую эвакуированную бомбу, где и производился
взрыв, между тем как параллельные опыты ставились в свинцо-
вом цилиндре (за отсутствием осколочного действия) под мед-
ным эвакуированным колоколом. Благодаря работе разрушения
маленькой бомбы или при расширении в свинцовом цилиндре
продукты взрыва так быстро охлаждались, что они не успевали
превращаться в .новые соединения, ибо их состав изменялся лишь
тогда, когда толщина стенок железной бомбы обтачивалась на
0,5 см. «Замораживание» равновесия газов в прочной оболочке,
т. е. фиксацию их неизменного состава в момент наивысшего
давления, по крайней мере в начале периода охлаждения, можно
считать осуществленным фактом.
Обращают на себя внимание значительные колебания в отно-
шении метана согласно данным анализа табл. 7. Этот угле-
водород, постоянно имеющийся в числе продуктов взрыва, слу-
жит до некоторой степени показателем течения реакции. Секрет
его образования привел даже к созданию теории, ведущей свое
начало от Поппенберга1 и считающейся в настоящее время
почти доказанной. На основании различных наблюдений при-
нято считать, что каждое взрывчатое вещество при взрыве раз-
лагается совершенно определенным, свойственным
ему образом и что устанавливаемый анализом состав продуктов
взрыва, изменяющийся с плотностью заряжания, является след-
ствием позднейших реакций, протекающих в период
охлаждения. Смесь СО — НгО, существующая еще при раз-
витии взрыва, должна превращаться в направлении СОг — Нг до
тех_пор, пока скорость охлаждения станет больше скорости
реакции и равновесие установится. В частности метан должен
образоваться по уравнению:
СО + ЗНг СН« + НОа(-|- 50,6 б. к.а./).
При температуре около 900° между обеими сторонами равен-
ства устанавливается равновесие; при более низких температурах
образуются почти исключительно метан и вода; напротив, выше
2000° метана почти нет. Имеются многочисленные доказательства
непостоянства метана при высоких температурах, несмо-
тря на высокие давления; но самым убедительным из них является
упомянутый взрыв в собственном объеме толстостенной бомбы,
особенно при пользовании изображенным на рис. 66 аппаратом
для охлаждения продуктов взрыва посредством
уменьшения давления.
Эти немногие выводы в дополнение к уже сказанному в раз-
ных местах покавывают, как сложен процесс взрыва и как во-
обще трудно разобраться во всей проблеме в целом с точки
Uber die Zersetzung von Explosivstoffen, Z. f. angew. Chem., 1923, 80—85.
III. Развитие явления взрыва
125
зрения химической динамики. Достаточно представить себе сле-
дующие одна за другой с быстротою молнии взаимно перекрещи-
вающиеся реакции, разыгрывающиеся с постоянным смещением
равновесия от начала нарастания давления и выделения теплоты
до кульминационного пункта.
Однако, так как метан почти всегда встречается в продуктах
взрыва, образование его прямым синтезом из углерода и
водорода в период нарастания давления исключить нельзя. На
тот же период падает и образование эндотермических
соединений, как ацетилен, циан, синильная кислота и окись азота,
которые однако, наоборот, постоянны при наивысших темпера-
турах взрыва и разлагаются по мере того, как происходит охла-
Рис. 66. Аппарат Мюра ура для доказательства отсутствия
метана в газообразных продуктах взрыва при максимальном
давлении в бомбе (Laboratorie central des Poudres, Paris):
l—\крешерный цилиндрик; 2—взрывная бомба; 3— запальные стержни; 4—-при-
емник для газов; 5—кран для взятия пробы газов; 6—соединительная стальная
« трубка с каналом диаметром 1 мм для понижения давления.
ждение; в случае повышенных 'плотностей заряжания, в бомбе их
разложение замедляется. Подобно образующемуся таким же об-
разом аммиаку эти нестойкие промежуточные продукты можно
уловить лучше всего мгновенным охлаждением в мо-
мент «высшего равновесия», как это видно из табл. 6.
4. Теплота взрывчатого разложения
Под теплотой взрывчатого разложения подразумевается ко-
личество теплоты в калориях, выделяющееся при детонации 1 кг
взрывчатого вещества. Эта величина служит одновременно для
выражения содержания энергии и работоспособ-
ности и наряду со скоростью детонации является одной из
важнейших характеристик взрывчатого вещества; она может
быть с достаточной точностью вычислена по термическим дан-
126 Основные понятия из теории взрывчатых веществ
ны.м или определена экспериментально в калориметрической
бомбе.
Теплота взрыва технических взрывчатых веществ колеблется
в пределах от 700 до 2000 б. кал~, нижний предел представляет
дымный порох, верхний — оксиликвйты. Числа эти
при сравнении с горючими веществами оказываются слишком
малыми; так, нефть дает 12 000 б. кал, а каменный уголь — до
8000 б. кал. Но если названные горючие материалы сжигать по-
добно взрывчатым материалам, т. е. с точно необходимым коли-
чеством кислорода, то количество тепла падает до */&—1/з коли-
чества тепла оксиликвитов.
Непосредственное калориметрическое определе-
ние в настоящее время все больше и больше уступает расчет-
ному (по данным анализа продуктов взрыва). Это вызвано:
1) соображениями, связанными с аппаратурой и безопас-
ностью, так как при (малых навесках полная детонация взрывча-
тых веществ сомнительна;
2) тем, что при детонации без выделения работы .на оконча-
тельные результаты вследствие медленного охлаждения газов
сильно влияют последующие реакции, благодаря чему
измеренные количества теплоты едва ли пригодны для.вычисле-
ния, скажем, температуры взрыва.
Для вычисления теплоты взрыва необходимо знать
теплоту образования взрывчатых веществ и теплоту
образования продуктов взрыва; такое вычисление стано-
вится тем менее надежным, чем более отличается фактический
процесс от химически вероятного уравнения разложения. В ка-
кой мере теплота взрыва зависит от хода реакции, кроме табл. 6,
показывает особенно следующий ряд опытов, произведенных
Ноблем с пироксилином, содержавшим 13,2% N при различ-
ных плотностях заряжания:
Пироксилин иа 1 л объема каморы в г Уравнение разложения (NO2)11O20 б. кал!кг
50 30СО2 -J H71CO-I |-41Н2Н и СН4-| -35Н2О Ч F-22N, 820
150 35СО2- -67CO-J -39Н2- - ЗСН4- -34Н2О- -22NS 825
300 47CO2j [-57СО- -29Н2- -13СН4- -32НеО J -22NS 900
500 63СО2-| Р42СО- |-16НаН Н20СН4- н 7Н2О -J |-22N2 1010
Теп л,о та образования. Эта основная для каждого бри-
зантного и •метательного взрывчатого вещества величина равна
избытку теплоты горения всех элементарных компонентов соеди-
III. Развитие явления взрыва
127
нения (С, Н, S) по сравнению с количеством теплоты горения
самого соединения, полученным в бомбе. При этом считают, что
продуктами разложения являются исключительно газообразная
углекислота и парообразная или жидкая вода,
и все теплоты горения пересчитываются на постоянное
давление. Примеры выделения положительной и отрицатель-
ной теплот образования (тепловые эффекты) были приведены
в табл. 2. «Теплоты образования» в строгом смысле слова от-
носятся только к веществам, представляющим собою определен-
ные химические соединения; для взрывчатых же смесей соответ-
ствующую величину можно вычислить по разности теплот.
Для определения теплоты горения взрывчатого вещества
последнее в количестве около 0,2 г прессуется в миниатюрную чашечку (для
быстрого по возможности обращения в газы) и сжигается лучше всего
в микробомбе Рота. Чтобы при всех условиях достигнуть полного окис-
ления, кислород нагнетается с избытком и под сильным давлением до 30 ат.
Например для пироксилина C24H211O42N11 с 13,48% N теплота полного
горения экспериментальным путем была определена в 2538 б. кал на моль
при сжигании в кислороде под давлением 50 ат. Атомарные же составные
части при сжигании порознь дают: С24 • 96 = 2304 и На» • 34,2 = 991,8, всего'
следовательно 3295,8 б. кал на каждый моль жидкой воды. Отсюда теп-
лота образования 1 моля (1143,3 г) пироксилина равна разности
ЗЙ95,8— 2538=i757,8 б. кал или 663 б. кал в пересчете на 1 кг. По новейшим
определениям 1 теплота образования на 1 кг составляет 510—530 б. кал при
13,7% 4J и 590 б. кал при 13,3—13,4% N. Этим же способом теплоты обра-
зования для пентаэритриттетранитрата были определены в 296
и для гремучего студня 92/8 в 389 б. кал на 1 кг.
К сожалению, многие из этих определений произведены очень
неудовлетворительно .и настолько отличаются по числовым зна-
чениям, что они, как показывает нижеследующее сопоставление,
совершенно непригодны для вычисления теплоты взрыва, а по
ней и температуры взрыва. Например во многих руководствах
теплота образования гликольдинитрата указана равной 67,7 б. кал
на моль2; вычисленная на основании этой цифры температура
взрыва ниже температуры взрыва нитроглицерина, что не может
соответствовать действительности, ибо температура этого иде-
ально распадающегося соединения должна несколько превосхо-
дить даже рекордную температуру взрыва гремучего студня.
Вычисление термохимических данных в отношении различных
взрывчатых процессов и уравнений предполагает знание важней-
ших определений и фактов из области термохимии и тер-
модинамики, вследствие чего мы кратко остановимся на
этом.
Единицей теплоты является г р а м м-к а л о р и я, или малая
калория (м. кал), т. е. такое количество теплоты, которое необхо-
димо для нагревания 1 г воды с 14,5 до 15,5°; в тысячу раз боль-
шее количество теплоты называется большой калорией (б. кал)
‘ Z. f. Schiess-u. Sprw., 1932, 117.
Ср. Наум, Нитроглицерин, 1934 г., стр. 194 (в новом издании Л а н-
Д о л ь т-Б ер и штейна даио более точное значение: 56,0).
128 Основные понятия из теории взрывчатых веществ
ТАБЛИЦА 8
Теплоты образования и нитрования важнейших
ароматических нитросоедииений 1
На 1 кг Теплота образова- ния Теплота нитрования
б. кал при постоянном давлении
Нитробензол JK-Динитробеизол . . { 1. 2, 4- . о-Нитротолуол 2, 4, 6-Триинтротолуол J 2, 4, 6- , ........ 1 2, 4, 6-Тринитро-л-ксилол Тринитрофенилметилнитрамии { Гексаиитродифениламии Нитроиафталин 1, 5-Дннитроиафталин 1. 8- „ 1, 3, 8-Тринитроиафталии Пикриновая кислота 1 », w ....... . . У 2, 4, ^Гринитрорезорпин — 18,7 4- 22,6 4- 40,8 +• 26,3 — 22,1 + 21,9 -- 48,9 -- 72,7 -- 95,5 — 16,3 — 36,6 — 31,5 — 41,3 — 25,0 — 12,2 4- 21,8 4-244 4- 249 4-209 4-539 4-зоз 4-196 4-214 — 135 — 101 4-239 4-129 4-106 4- 49 4- 49 4-288 4-136 4-144 4-134 4-119 4- 88
или килограмм-калорией. В настоящее время при вычислениях
пользуются также большими калориями, отнесенными к 20°; эти
калории очень мало (меньше чем> на 1%) отличаются от обычных
калорий, отнесенных к 15°.
Осмо в н ы е реакции каждого взрыва .протекают эк-
зотермически и рассчитываются (по крайней мере для практи-
чески применяемых взрывчатых веществ) на соединение углерода
и водорода с кислородом: большинство эндотермических соеди-
нений азота, так же как прочие побочные реакции, имеют лишь
второстепенное значение.
Таблица важнейших элементарных уравне-
и и й горения, которые лежат в основе процессов взрыва2
1 Составлено по таблицам W. Rickenbach, Journ. American Soc., 1930,
115. Цифры даются в пересчете на 1 кг.
2 Теплота горения углерода здесь принята более высокой, чем принято
считать для графита или алмаза (94,27 и 94,48 б. кал), так как в этих кри-
сталлических модификациях углерода часть энергии расходуется на силы
молекулярного сцепления для образования кристаллической решетки. Для
расчетов принята теплота горения чистого аморфного углерода,
равная 97/) б. кал, уменьшенная до 96 б. кал, так как «калориметрическая
сажа» все же содержит вероятно следы водорода и кислорода. В новейшее
III. Развитие явления взрыва
129
(грамм-калория на грамм-атом или грамм-молекулу при п о-
стоянном давлении):
В пересчете
на 1 кг сго-
ревшего ве-
щества
Г) С (12,000 г) + О2 (32,000 г) = СО2 (44,000 г) Д- 96 000 кал
2) С (12,000 г)4-1/2О2 (16,000 г) = СО (28,000 г) 4-28 300 .
3) С0(28,000 г)-J-1/2О2 (16,000 г) = СО2 (44,000 г) + 67 700 »
4) Н2 (2,0156 г)-\-1/9Ов (16,000 г) = Н2О (18,0156 г) жидкая 4-
4-68350 кал....................................................
3) Н2 (2,0156 г)4-1/2О2 (16,000 г) = Н,О (18,0156 г) парооб-
разная 4~ 57 810 кал...........................................
8000 б. кал
2 358 „ „
2418 „ .
33910 „ „
28 680 „ .
Для пересчета на постоянный объем указанные выше
величины калорий необходимо повысить на 0,583 б. кал. Т е-
плота испарения моля воды составляет 10,54 б. кал при
20°. Далее, для оксиликвитов теплота испарения жидкого
кислорода 95 б. кал/кг вычитается из полученного теплового
эффекта для воды.
Кроме этих основных реакций в период нарастания
давления имеют место еще побочные реакции, которые дают
экзотермические соединения:
6) С 4- 2На - СН$ 4-18,0 б. кал
7) N2 4 ЗН» = 2NH3 4- 24,4 б. кал
и эндотермические соединения:
8) 2С 4- Н2 = С2Н2 — 53,3 б. кал
(наиболее достоверная величина по Миксте ру)
9) 2С -4 й2 = (СМ)2 — 71,0 б. кал.
* 10) 2С -|- N. 4- Н, = 2HCN — 59,6 б. кал.
В присутствии элементарного избыточного кислорода про-
исходит еще как побочная реакция образование окиси азота:
11) N» + O3 = 2NO — 43,2 б. кал;
в то время как соответствующей реакцией образования закиси
азота (2№ + Ог = 2N2O — 41,0 б. кал) можно пренебречь.
О вторичных превращениях в течение периода охлажде-
ния было указано на стр. 124.
Теплота взрыва (горения) при постоянном
давлении и постоянном объеме
Для того чтобы нагреть 1 моль (идеального) газа при определенном
постоянном объеме (например в стальной бомбе) на 1°, мы должны во-
время М икстер при определении теплоты образования ацетилена
в основу расчета тоже положил теплоту горения сажи. Значения урав-
нений 3—5 соответствуют последним, наиболее надежным определениям
Рота, произведенным при 20°.
9 Зак. 3171. Штетбахер
130 Основные понятия из теории взрывчатых веществ
общить определенное количество теплоты С„ (молярная теплота газов
при постоянном объеме). Это количество теплоты равно теплоемкости сг,
газа, взятого в количестве его молекулярного веса.
Если мы в другом опыте сохраним постоянное давление газа,
давая газу возможность при нагревании расширяться, преодолевая давле-
ние атмосферы (например через отверстие в бомбе), то сообщаемая при
этом теплота Ср (молярная теплота газа при постоянном давлении), не-
обходимая для повышения температуры на 1°, несколько больше, чем в пре-
дыдущем случае, а именно на величину, необходимую газу на его рас-
ширение. Этот избыток работы, необходимый молярному объему v (равному
22,412 л) для преодоления атмосферного давления, имеющего постоянную»
величину р, выражается уравнением:
р • у — R- Т эргов = газовой константе (8,313 • 107), умноженной на
абсолютную температуру (273,2° + t°). Поэтому работа расширения растет
с повышением температуры и составляет при комнатной температуре 20°
(Т = 293°):
p-v = 8,313-107-293 = 2,44-1010 эргов.
Так как всякий вид энергии может быть выражен в единицах другого
вида энергии, то этой величине работы в абсолютной системе единиц со-
ответствует эквивалентное количество теплоты, равное
2,44 - 10го ,со „ п /или 572 м. кал при IS0
4,186-107 (= 1 ж кол) — ° 3 М' КЯЛ Iили 542 „ „ „ 0° ).
Другими словами, молярная теплота (идеального) газа, измеренная при
постоянном атмосферном давлении, больше молярной теплоты газа, изме-
ренной при постоянном объеме в бомбе, на 583 м. кал при 20° (комнат-
ная температура).
При взрыве гремучего газа или при горении чистого водо-
рода в воздухе, когда реагирующее количество газов иногда исчезает бла-
годаря следующей непосредственно за этим конденсации воды, необходимо
от молярной теплоты горения отнять теплоту, полученную системой от
сжатия ее атмосферой, из расчета 583 м. кал на моль воды:
К, V2 О2 = Н->О 68 350 м. кал
(1 + Va) молей lv2 583 = 875 „ „
/ 67 475 м. кал
Наоборот, при детонации твердых взрывчатых веществ,
когда вода образуется в меньшем во много сотен раз объеме, никакой
работы со стороны атмосферного давления не прибавляется, так как оба
процесса — испарение и расширение воды, и давление воздуха, проникаю-
щего в место взрыва, — взаимно уничтожаются. Поэтому теплоты де-
тонации твердых, содержащих воду взрывчатых ве-
ществ принимаются без всякой поправки на исчезающий
объем водяных паров.
Под теплотой взрыва Q понимают разность между теплотами
образования начального и конечного состояний, т. е. избыток
выделяющейся при детонации теплоты С>2 над теплотой образо-
вания взрывчатого вещества Qi:
Q = Q‘2 — Qi.
Как «конечное состояние» следует рассматривать равновесие га-
зов при максимальной температуре, т. е. то состояние, которое
имеется в виду, когда говорится о «замораживании» системы
при взрыве с выделением работы. Но до сих пор теплота
III. Развитие явления взрыва
131
взрыва выводилась почти всегда из теоретического уравнения
разложения.
Поясним этот способ расчета следующими примерами:
Гремучий студень, состоящий из 91,67% нитроглицерина и 8,33%
•коллодионного хлопка с 11,97% N, детонирует с образованием продуктов
полного горении:
51 С3Н5 (NOg)8 + С24 Н31 Ne Ogg = 177 СО2 4- 143Н2О 4- 81 Ns
'll 580 г 1053,3г
12 633,3 г
Вычисление теоретической теплоты взрыва Qp
Теплота конечного состояния слагается из
СО2 :177 - 96,0 = 16 992 б. кал
Н20:143-57,8 = 8265,4 „
(пар) ------------
для 12,633 кг гремучего студня .... 25 257,4 б. кал
На 1 кг гремучего студня это составит 1999 б. кал, а после вычитания теп-
лоты образовании 389 б. кал1кг, теплота взрыва будет фр = 1610 б. кал
при парообразной воде и по ст о и ином давлении.
Если принять, что взрыв, как например в шпуре, происходит при п о-
стояниом объеме, то никакой работы в направлении внешнего атмо-
сферного давления не совершаете^, и каждый моль газа получает 0,583 б. кал:
Qe = Qp-]-n-0,583 б.кал (при 20°).
Для 401 моли (12,633 кг) гремучего студия получается прирост теплоты
401 • 0,583 = 233,8 б. кал или 18,5 б. кал/кг.
Теплота взрыва составит таким образом 1628,5 б. кал (вода
парообразная).
Для самой сильной оксиликвитной смеси (при вероитном пред-
положении, что образование углеродистого компонента—продукта поли-
меризации ацетилена—приближается к нулю) получим:
карбен + жидкий кислород (теплота испарении =95 б. кал1кг)
24,8%- 75,2%
С»3Нго + 56 0 = 23СО24~ 10 Н2О (парообразная)
296 896 23-96 + 10-57,81 — 95 - 0,896 б. кал
1192 г. 2701Д6. кал
1. кг 22 66 б. кал при постоянном давлении.
Подобным же образом получается теплота взрыва Qp важной в воен-
ном отношении смеси нитробензол—двуокись азота:
8CeHBNO2 + 25 N.2O4 = 48СО2 4- 20Н,,О + 29 N2
8 -123,054-25 - 97,02 48-96,0 4-20 • 57,81 б. кал
3509 г 5764,2 б. кал
Теплота образования иитробеизола: 8 • (— 2,30) 4- 18,4 б. кал
• » N2O4 25-(4-2,6)-65,0
5717,6 б. кал
1 кг 1629 б. кал (НгО парообразная).
9?
132 Основные понятия из теории взрывчатых веществ
Эти вычисленные теплоты взрыва являются приблизительными и притом *
наивысшими, как видно из вычислений, произведенных ниже на основании
анализа газообразных продуктов взрыва гремучего студня.
Гайд и Шмидт установили следующий состав газов для 10 г грему-
чего студня, взорванного в свинцовом цилиндре с прочной забойкой (число
молей в пересчете иа 1000 г):
13,27 СО2 4- 0.98СО + 11,13Н,О 4-0,21Н2 -f- 0.03СГЦ + 0,15 О2 + 0.50NO + 6,05 Н,
Отсюда, суммируя количества теплот, получим:
СО<> 13,27 • 96,0 = 1273,9 б. кал
СО" 0,98-28,3= 27,7 ,, „
Н,О 11,13-57,8 = 643,3 , „
СН4 0,03-18,0= 0,5 „ „
NO — 0,50 - 21,6 = —10,8 „ „
1934,6 б. кал — 389 б. кал. (теплота
образования) = 1545,6 б. кал
при постоянном давлении (вода парообразная); эта цифра на
64,4 б. кал, или 4%, меиее величины, полученной из теоретического урав-
нения разложения. Эта разница, иа' чем мы позднее остановимся подробнее,
Рис. 67. Калориметрическая
бомба для взрывчатых веществ
на высококачественной хромо-
никелевой стали для очень
больших плотностей заряжа-
ния. по Ю. Петерсу.
еще больше у пентаэритриттетра-
ии т р а т а, имеющего недостаточный кис-
лородный баланс, и составляет — 126 б. кал,
или почти 8% от теоретически вычисленной
теплоты взрыва.
Для взрывчатых веществ, содержа-
щих еще меньше кислорода,
как например тетрила или тринитро-
толуола, которые разлагаются с вы-
делением углерода и для которык
помимо этого имеет значение плот-
ность заряжания, вычисление пред-
ставляет, как уже указано на стр. 122,
большие затруднения. Значения, най-
денные согласно теоретическому ура-
внению разложения и анализу про-
дуктов взрыва, расходятся очень зна-
чительно.
Определение теплоты
взрыва в калориметре
Основным прибором является ка-
лориметрическая бомба — продолго-
ватый цилиндрический толстостен-
ный сосуд из хромоникелевой или
нержавеющей (V2A) стали, закрывае-
мый нарезной шайбой. Последняя
имеет отверстие для изолированного
стержня, который служит для воспла-
менения заряда. Вторым полюсом
для соединения с воспламенительной машинкой служит сама го-
ловка. Для взятия газовой пробы и для откачивания бомбы
III. Развитие явления взрыва
133
служит боковой вентиль. Изображенная на рис. 67 модель имеет
объем 40 см3 и рассчитана на 3000 at, давления.
Навеска взрывчатого вещества (10 г} помещается в бомбу, оба по-
люса электрического искрового запала присоединяются к головке и сталь-
ному штифту, бомба основательно эвакуируется и погружается в кало-
риметр. Последний представляет никелевый сосуд, который должен быть
такой величины, чтобы вода покрывала всю бомбу; количество воды (взве-
шенное с точностью до 1 г) при этом рассчитывается так. чтобы, тем-
пература при проведении опыта ие поднималась более чем на 1°. Бомба
устанавливается в никелевом сосуде иа эбонитовом треножнике. С целью
лучшей тепловой изолиции калориметр ставят В' небольшой дубовый ящик.
Изменение температуры воды В' продолжение опыта измеряется тер-
мометром Бекмана с точностью до 0,001°. Отсчеты производят с рас-
стояния 2—3 jh посредством подзорной трубы. Чтобы избегнуть задержки
в движении ртутного столбика, термометр непрерывно встряхивается эле-
ктрическим молоточком. Для достижения равномерной отдачи теплоты
бомбой и равномерного поглощения теплоты вода размешивается электри-
ческой мешалкой.
Вся система на случай взрыва ограждена броневыми щитами. Наблю-
датель находится за стеной и отсчитывает оттуда температуры через под-
зорную трубу.
Отсюда же наблюдатель приводит в действие все вспомогательные
аппараты, как то: искровую машиику, сопротивление, включение запала, вы-
ключатель для колотушки и рабочей мешалки, проверку электропроводки
и хронометр.
В то время как Б и х е л ь употреблял калориметрическую
бомбу объемом 30 л и заряд 100 .г взрывчатого вещества, вслед-
ствие чего плотность заряжания не превосходила 0,02, в настоя-
щее время стремятся приблизить испытание к условиям, имеющим
место в шпуре, и пользуются конструкциями, при которых испы-
тание возможно при еще более высоких плотностях заряжания.
По указанным соображениям калориметр не употребляется в на-
стоящее время для определения теплоты взрыва и температуры
взрыва так часто, как раньше. Между тем калориметры все еще
остаются основными аппаратами для надежного определения
теплоты полного горения военных бездымных порохов; помимо
этого чаще всего производят ещ£ определение удельного объ-
ема газов.
Анализ газообразных продуктов, образу ю-
щихся в стальной камере, после взрыва в за-
ключенном в ней свинцовом цилиндре
Это приспособление, как уже указывалось, имеет целью иссле-
дование газообразных продуктов взрыва в условиях, по воз-
можности близких к условиям в шпуре, с производством боль-
шой работы и с быстрым охлаждением для закрепления наивыс-
шего равновесия, что дает возможность избегнуть последующих,
затемняющих результат и приводящих к ошибкам реакций. Бла-
годаря этому на основании анализа продуктов путем теоретиче-
ского подсчета можно очень точно определить теплоту и темпе-
134 Основные понятия из теории взрывчатых веществ
ратуру взрыва. Конструкция аппарата была предложена К а-
с т о м и построена в Химико-техническом институте.
Стальной камерой служит цилиндрический сосуд диаметром 20 см; на-
винчиваемой крышкой ои герметически закрывается. Крышка и камера
имеют вентиль, посредством которого внутреннее пространство камеры свя-
зано с воздушным насосом и ртутным манометром. Свинцовые цилиндры
имеют диаметр 140 жж, высоту 300 жж и глубину канала 200 жж; в них
помещают 10 г взрывчатого вещества в форме шашки диаметром 21 жж.
Свинцовые цилиндры прочно закрепляются в стальной камере железными
болтами. После введения заряда с капсюлем и воспламенителем канал
возможно плотнее забивается сухим песком и свинцовой шайбой. Затем
прибор эвакуируется, и посредством электрического запала производится
взрыв. После выравнивания температуры содержимого бомбы с окружающей
средой отмечают давление и температуру и берут на анализ продукты
взрыва. Как видно из параллельных определений, точность аппаратуры до-
статочна для определения отдельных составных частей продуктов, что
позволяет производить по ним дальнейшие вычисления. К сожалению,
весьма важная в термохимическом отношении вода при этом методе ие
поддается непосредственному определению.
5. Температура взрыва
Под температурой взрыва или детонации подразумевают наи-
высшую температуру, до которой теплотою химического превра-
щения могут нагреваться газообразные продукты взрывчатого
разложения. При этом взрывчатое горение рассматривается как
вполне адиабатический процесс, при котором не произ-
водится внешней работы и не происходит потери теплоты. Зна-
ние температуры взрыва имеет большое значение с различных
точек зрения: от нее зависят действительная работоспособность
взрывчатой системы, выгорание канала орудия, производимое
порохами, и не в последнюю очередь — антигризутность горных
взрывчатых веществ. В течение какого промежутка времени до-
стигается наивысшая температура — непосредственно ли после
распада первых твердых молекул взрывчатого вещества, т. е.
еще до наступления собственно расширения, или мгновением
позже, на отрезке пути к достижению наибольшего объема, —
решить нельзя, так как мы не можем установить темпа этих по-
следовательных явлений ни измерением, ни кинематографическим
путем. Поэтому нет ничего удивительного, что каждый из суще-
ствующих трех методов определения температуры взрыва имеет
некоторые недостатки и дает только теоретические цифры.
Расчеты по этим методам основаны:
1)на количестве теплоты и на теплоемкости
продуктов разложения;
2) на максимальном давлении газообразных про-
дуктов в бомбе при определенных плотностях заряжения и
3)на кинетической теории газов (этот метод в ос-
новном представляет собой лишь изменение второго).
III. Развитие явления взрыва
135
Вычисление температуры взрыва
Самым общеупотребительным и наиболее приближенным
является первый метод, согласно которому температура взрыва t
равна частному от деления количества выделившейся при
взрыве теплоты Она сумму теплоем-
костей С отдельных газообразных продук-
тов взрыва:
Теплота взрывчатого разложения определя-
ется или вычислением по стехиометрическому,
уравнению разложения, .или экспериментэдь-
мьим путем в калориметрической бомбе, или
лучше всего путем анализа газообразных про-
дуктов после взрыва в свинцовом цилиндре.
Следовательно необходимо только полу-
чить величину С, т. е. общую теплоемкость га-
зообразных продуктов, и вычислить -неизвест-
ную температуру из чрезвычайно простого
уравнения. Однако как раз в этом и заклю-
чаются трудности, ибо теплоемкости
представляют собою функцию т е мп ер а ту-
р ы и при высоких температурах весьма трудно
поддаются определению.
Для того чтобы повысить температуру одинаковых
количеств разных веществ на одно' и то же число
градусов, требуется различное количество теплоты д;
способность поглощать различные количества теплоты
измеряется удельными теплотами или теплоемкостями
с. Теплоемкость есть количество теплоты в кало-
риях, необходимое для нагревания 1 г вещества на 1°;
произведение теплоемкости на атомный или молекуляр-
яый вес дает атомную или молекулярную
теплоемкость соответствующего элемента или ве-
щества. За среднюю теплоемкость (cm) веще-
ства в пределах двух температур принимают частное
от деления количества теплоты q, которое необходимо
для нагревания вещества от одной температуры до
другой, на разность температур t—t0:
Рис. 68. Пламя и
раскаленные же-
лезные осколки,
получившиеся от
взрыва 7'2 пентри-
нита 50/50 в желез-
ном тигле на 12-мм
железной пластин-
ке (снимок сделан
сверху и под углом
около 45° и о ч е и ь
сильно пере-
держан, так что
видны только наи-
более раскаленные
части). В центре
видна пластинка, на
которой произво-
дился взрыв, а по
ее краям круги от
расширявшихся га-
зообразных про-
дуктов; над ними—
пламя, имеющее
температуру 4300°
и высоту 30 см. Из
бесчисленного мно-
жества осколков
тигля видны только
те, которые осо-
бенно раскалены.
Я
t — t0 ’
Для углерода, который при взрывах многих взрывчатых веществ вы*
деляется в виде сажи и который подобно газам влияет на температуру
136 Основные понятия из теории взрывчатых веществ
взрыва, были найдены следующие величины:
Температура Тепло- емкость Атомная тепло- емкость
Графит — 244° 0,005 0,06
— 50° 0,114 1,37
138° 0,254 3,05
977° 0,461 5,60
Подобные же соотношения имеют место и для газов, ио в этом случае
повышение теплоемкости возрастает вместе с величиной молекулы. Напри-
мер теплоемкости двухатомных газов {СО, Нг) увеличиваются одинаково,
теплоемкости же воды и углекислоты возрастают несколько быстрее. Эмпи-
рически найденные теплоемкости выражаютси ие точно линейной функцией.
Чтобы упростить вычисление, М а л л я р и Л е-Ш ателье впервые пред-
ложили формулу для молекулярной теплоемкости газов при
постоянном объеме, согласно которой с выражается через с + b • t. Кон-
станты а и 1) впоследствии ие раз пересчитывались и заново определялись
различными авторами; по Касту1 в настоящее время наиболее вероят-
ными приближенными величинами для интервала температур 2000—-4000э
считаются следующие:
а b
Двухатомные газы СО, N2, Н2, О2, NO (постоянные) .... 4,8 0,00045 t
Н2О (парообразн.)...............•......................... 4,0 0,00215 • t
СО2 ...................................................... 9,0 0,00058 • t
Четырехатомиые газы: NH3, (CN)2, GJL,.................... 10,0 0,00045-/
Пятиатомные газы СН4 .................................... 12,0 0,00045-/
В последнее время Мю р аур произвел экстраполяцию для указанных
высших пределов в 2500—4000°, воспользовавшись средними значениями
теплоемкостей при постоянном объеме, определенными Нернстом и
Вол ем2 в 1929 г., н получил значения, которые довольно хорошо согла-
суются с данными Каста. Для одного только водиного пара числа по-
лучились ниже, именно 9,7 вместо 12,6 при 4000° у Каста. Для интервала
2000—4000° кривые роста представляют собою почти прямую линию. Для
двухатомных газов следовало бы еще указать, что значения для Оэ, СО
и Ns довольно близки между собой н в интервале 3700—3800° пересекаются,
а кривая Н2 приблизительно параллельна, ио все точки ее лежат ниже*.
По этим величинам Нернста н ВоляМюраур вычислил максимальное
давление и температуру горения различных порохов, и оказалось, что най-
денные им данные довольно удовлетворительно согласуются с величинами,
найденными экспериментально в бомбе (ср. стр. 145).
Достоверных данных о влиянии высоких давлений взрыва на теплоем-
кость пока нет; все же можно предполагать, что высокие давления по-
добно высокой температуре увеличивают теплоемкость.
‘Schmidt, Beitrage zur thermodyn. Behandlung explosibler Vorgange,
Z. f. Schiess- u. Sprw., 1929, 42.
2 Z. f. techn. Physik, 10, 608 (1929).
® Об оригинальном методе взрыва для определения теплоемкости газов
при высоких температурах, см. В. Lewis, Journ. Am. CJiem. Soc., 1931,
4227—4228.
III. Развитие явления взрыва 137
Если вместо с подставить линейную функцию а + Ь •#, то
расчетная формула для определения температуры взрыва
примет следующий вид:
a-\-bt
или
ЬР -|— at — Q = 0.
Решая уравнение, получаем:
— а± /a24-4£-Q
‘2Ь
Q необходимо умножить на 1000, так как теплоемкости отно-
сятся к грамм-молекулам, а-калории даны для грамма.
Ниже приведены два примера вычисления температуры
взрыва по формуле и приближенному способу,
рекомендованному М ю р а у р о и.
Температура взрыва гремучего студня
По приведенному на стр. 131 уравнению разложения и теплоте
взрыва 1610 б. кал/кг (вода парообразная) при постоянном давле-
нии после подстановки в формулу необходимых величин полу-
чаем 177 + 143 4- 81 =401 моля, которые соответствуют 12,633 кг
гремучего студня. Соответствующая теплота взрыва составляет
25257,4 — 389 • 12,633 = 20343,2 б. кал. Теплоемкость смеси
газов определяется путем умножения вышеуказанных темпера-
турных коэфициентов на число молей и сложения полученных
цифр:
a = 177 -9 4-143 * 4 4-81-4,8 = 2553,8
b == 177 0,00058 4- 143 - 0,00215 4~ 81 0,00045 = 0,44656
, _ — 2553,8 /2553,8» Ц-4 • 0,44656 • 20343,2 • 1000
2 - 0,44656 — 4471.
По приближенному или, точнее, упрощенному
способу, принимая температуру (вычисленную По формуле) рав-
ной 4400°, получаем молекулярные теплоемкости:
СО2 177 - (9,00 4- 0,00058 • 4400) = 2044,3
Н2О 143 • (4,00 -j- 0,00215 • 4400) = 1924,8 Q = 20343,2 б. кал
N2 81 - (4,8 4-0,00045 • 4400) = 549,2
4518,3 м.кал
ЕС 4518,3 м.кал.
138 Основные понятия из теории взрывчатых, веществ
t = 4450°, 2034^4°2°=. 4479°;
4541,9
таким образом
(= 445Ц.4479
Если вычислить температуру взрыва по указанному на
стр, 131—132 анализу продуктов и по найденной там теплоте
взрыва 1546,6 б. кал/кг, то t будет несколько меньше:
—197,48 + ]/197,48^+ 4-0.034700- 7545,6- 1000 _
2 • 0,034700 ~ 44UJ ‘
Но и это значение постольку еще не вполне соответствует
действительности, поскольку не принимается во внимание хотя
и небольшая, но все же имеющая место диссоциация углекислоты.
Во всяком случае температура взрыва гремучего студня выше
4000е. Если даже допустить, что знание теплоемкостей и степени
диссоциации не вполне точно и что, несмотря на чрезвычайно
быстрое охлаждение продуктов взрыва, в последующем происхо-
дит смещение равновесия, сказывающееся на температуре, товсе
же температура 4000° вероятна, и все прежние вычисления, да-
вавшие для гремучего студня и нитроглицерина температуру
3200—3100°, следует отвергнуть.
Особенно высока температура взрыва чистых о к си-
лик в и т о в, так как в этих смесях отсутствует азот, являю-
щийся элементом, разбавляющим и отнимающим те-
плоту. Для стехиометрически точной смеси из 27,28% сажи и
72,72% жидкого кислорода получим:
С -4- О., — СО2 4- 966. кал — 3,0 б. кал (теплота испарения
. кислорода)
12г 32г 44г
1000 г —* 2114 б. кал,
Приняв f==7080°
Q _ 1 • (96 — 3,0) • 1 000 93000 _
С 1-(9,00 + 0,00058 - 7080) 13,106
Теоретическая температура взрыва оксиликвита дости-
гает согласно этому 7090° — цифры, которая, учитывая значи-
тельную диссоциацию углекислоты при этой исключительно вы-
сокой температуре, несомненно является слишком высокой;
-ближе к действительности будет цифра около 6000°.
Кроме того наиболее сильный оксиликвит с карбе-
ном дает наивысшую температуру взрыва, именно 9460°;
между тем для стехиометрической смеси тетранитроме-
III. Развитие явления взрыва
139
таи-толуол тоже получается необычайная температура:
7350°. В последнем случае потери на диссоциацию сравнительно
малы, так как здесь образуется много воды и азота; но так как
одновременно с установлением равновесия водяного газа про-
исходит реакция окисления азота с поглощением тепла, то тем-
пература все же должна быть лишь немного выше 6000°.
То обстоятельство, что температуры взрыва оксиликвитных
смесей значительно выше, чем температуры взрыва лучших азот-
Рис. 69. Пламя и раскаленные железные осколки,
получившиеся от взрыва 45 г смеси тетраиитро-
метаи-толуол (100:15,66) в двух железных тиглях,
вставленных одни в другой, на 8 -м.и железной плитке
»(ср. рис. 10). Снимок сделан сбоку, в горизонтальной
плоскости, выдержка нормальная; дальность разлета
светящихся осколков 6—7 мм (1см на снимке == 75 см).
Изображенный на рисунке снимок, сделанный сбоку, на
котором „газы взрыва" растянуты, является менее ха-
рактерным, чем снимки, сделанные сверху с большего
или меньшего расстояния, как например рис. 9 и 68.
содержащих взрывчатых веществ, как например нитрогликоля,
следует из более значительной силы света пламени взрыва —
различие, которое наблюдается также при детонации смеси те-
транитрометан-толуол и известно уже давно для панкластитов,
содержащих жидкую двуокись азота. Если бы сила действия
света на фотографическую пластинку возрастала с повышением
температуры взрыва по определенному закону, то степень зачер-
нения очень малочувствительных пластинок при самом сильном
диафрагмировании могла бы вероятно иметь значение для срав-
нительной оценки температуры взрыва.
140 Основные понятия из теории взрывчатых веществ
Вычисление температуры взрыва пентаэри-
трит тетранитрата
производится:
1. По теоретическому уравнению разложения.
2. По теоретическому уравнению разложения, выведенному
с учетом равновесия диссоциации углекислоты и водяного пара
при температуре около 4000°.
3. На основе анализа газообразных продуктов,
после взрыва в свинцовом цилиндре с выделением работы и по-
следующего анализа газообразных продуктов из стальной бомбы,,
в которой находился цилиндр.
1. C(CH2N03)4 = 3C0o-b2C0 + 4H20-b2Na.
316,1 г
Теплота взрывчатого разложения равна 3 96,0 4-2 • 28,3-f-
+ 4 • 57,8 = 575,8 б. кал на моль. Это количество теплоты в пересчете на
1 кг составляет 1822 б. каЛ\ от него, отняв теплоту образования пентаэри-
триттетранитрата, равную 296 б. кал/кг, 'получим теплоту взрыва
1526 б. кал/кг пентрита ври воде парообразной и постоянном давлении.
Температура взрыва. Принимая < = 4200°, вычисляем, как уже
было показано на стр. 137, сумму теплоемкостей газообразных продуктов
взрыва при этой температуре:
СО2 ........ 34,32 1 чос, 1 воо
Н2О............52,12 на килограмм =-чсоч--= 4261°
COjN2 ........ 26,76 'с 358-1
113,20 на моль
Повторив вычисление с подстановкой температуры 4260°. получим t =
= 4234°; отсюда температура взрыва получается как среднее арифмети-
ческое
2. 1 кг иитропентаэритрита, содержащего 15,82 атомов С, 25,51 атомов Н,.
37,96 атомов О и 12,66 атомов N, дает газообразных продуктов в молях:
9,02 СО2 4- 6,80 СО + 12,44 Н2О + 0,22 Н2 -J- 0,35 О, + 6,33 Ь]2.
Отсюда получается теплота взрыва Q:
9,02-96 4-6,80-28,3 4-12,44 • 57,8 = 1777 б. кал — 296 б. кал = 1481 б. кал.
Если принять температуру взрыва равной 4200°, то теплоемкости при
этой температуре будут равны1.
Для двухатомных газов (6,80 4- 0,22 4~ 0,35 -|- 6,33) (4,8 4- 0,00045 • 4200) = 91,65
СО2: 9,02 (9,00 -J- 0,00058 - 4200) = 103,19
Н20: 12,44 (4,00 -J- 0,00215 • 4200) = 162,09
Q
2с
1481 -1000
356,93
= 4150°.
356,93
При подстановке 1 = 4150° получаем:
Q
2с
1481 -1000
352,53
= 4202°.
III. Развитие явления взрыва
141
Следовательно искомая температура взрыва будет находиться между
4150 и 4200°, т. е. составит 4175°.
3. 1 кг пентрита при полном взрыве в свинцовом цилиндре при плот-
ности заряжания 1,54 дает (по табл. 6) 798 л газообразных продуктов сле-
дующего состава (в молях) *:
9,34 СО» + 6,44 СО 4- 11,05 Н2О 4- 1,53 Н2 4- 1,0 NO 4- 0,40 О2 4- 5,82 N2.
Так как вычисление температуры взрыва, основывающееся на анализе
газообразных продуктов взрыва, является в настоящее время самым на-
дежным, мы приведем детальный пример расчета по этому методу.
Теплота взрыва:
СО2 9,34 • 96,0 = 896,44 б. кал
СО 6,44 - 28,3 = 182,25 „ „
Н2О 11,05 - 57,8 = 638,69 » ,
NO 1,0 - —21,6 = —21.6 „ .
1695,98 б. кал — 296 б. кал = 1400 б. кал
при постоянном давлении и воде парообразной.
Температура взрыва. Сумма теплоемкостей всех молей газов при
1=4000° равна:
СО 4- Оа -4- Н, 4- N» 4- NO : 15,29 (4,80 4- 0,00045 - 4000) = 100,91
СО»: 9.34 (9,00 4- 0,00058 - 4000) = 105,73
Н2О : 11,05 (4,00 4- 0,00215 - 4000) = 139,23
2с =345,87
Q 1400-1000
2с — 345,87
= 4048°.
Подставляя 4050°:
Q _ 1400-1000
2с — 347,69 ~
t = 4038°.
Эта температура 4038° невидимому ближе всего к действи-
тельности. Оба предыдущих вычисления показывают, что при
пользовании чисто стехиометрическим уравнением разложения
получаются слишком высокие значения и что даже, если принять
во внимание реакцию равновесия водяного газа, получаемые
числа все же будут слишком высоки.
Другой способ определения теплоты и температуры взрыва,
основанный одновременно на опыте и теории, был недавно при-
менен Фридерихом и Брюном2 для пентаэритриттетра-
нитрата и дипентаэритритгексанитрата.
Сначала в калориметрической бомбе определяется теплота взрыва,
как произведение количества воды и повышения температуры. Как среднее
1 Haid u. Schmidt, Experimentelle Untersuchungen fiber den detona-
tiven Zerfall von Sprengstoffen, Z. f. Schiess- u. Sprw., 1931, 297.
.» Там же, 1932, 127 и 157.
142 Основные понятия из теории взрывчатых веществ
иэ трех определений для пентрита было найдено 1400 б. кал!кг (вода паро-
образная). Анализ газообразных продуктов из бомбы дал следующие цифры:
Весовые проценты Молей на 1 кг Состав в пересчете на тем- тературу взрыва К = 6
СО» со Н2 Н2о Ns 43,1 17.2 0,6 21,4 17,7 9,80 = А 6,16 = С 2,80 = В 11,88 = D 6,33 9,80 — 1,03 = 8,77 моля 6,164- 1,03= 7,19 , 2,80 — 1,03= 1,77 . 11,884-1,03 = 12,91 „ 6,33 , 36,97 моля X X 22,41 л = 828,5 л газов на 1 кг
Так как взрыв в бомбе все же происходит без выделения работы и
равновесие в охлажденном состоянии не соответствует таковому при тем-
пературе взрыва, то из уравнения для водяного газа, приняв константу
равновесия К = 6 (для предполагаемой температуры детонации), определяем
величину ж:
(С + х) (О4-Л)
(Л-х) (В-х)
6; х=1,03.
Эта величина является поправкой для ранее вычисленных (на основании -ана-
лиза газообразных продуктов) значений состава в момент взрыва. По теплоте
взрыва, равной 1400 б. кал, и вычисленному составу продуктов для наи-
высшей температуры получают наконец после подстановки средних моле-
кулярных теплоемкостей и решения уравнения взрыва температуру I — 3920°,
которая довольно хорошо согласуется с дававшейся ранее цифрой 4038°.
Вышеописанный способ вследствие пользования произвольной
константой К и обусловливаемого этим гипотетического состава
газообразных продуктов заключает в себе некоторую неопреде-
ленность; эта неопределенность исключена в методе, предложен-
ном Государственным химико-техническим институтом в Бер-
лине. Поэтому определение теплоты и температуры взрыва, про-
изводимое на основании взрыва с выделением работы,
можно считать в настоящее время наиболее совершенным.
Определение температуры взрыва по макси-
мальному давлению в бомбе при определен-
ной плотности заряжания и по удельному
объему.
Поясним на примере пользование этим вторым эксперимен-
тальным способом вычислений, находящим общее применение
для бездымных порохов и до тонкости усовершенствованным
французами, особенно Мюрауром.
а) Измерение давления газообразных продук-
тов взрыва в бомбе. Среди разнообразных, иногда слож-
IH. Развитие явления взрыва
143
вых приборов для определения давлений до 4000 кг/см1 следует
кратко упомянуть о крешерном приборе Нобля. Давление га-
зообразных продуктов действует на расположенный в стенках
©пытной бомбы легкоподвижный поршень, который в свою оче-
редь деформирует (обжимает) медный цилиндрик высотою 13 мм
и диаметром 8 мм. Поршень, сжимая медный цилиндрик,
действует на упорный винт; перемещение поршня и вместе с тем
деформирование мягкого крешерного цилиндра отмечается пе-
ром на покрытом сажей барабане, имеющем определенную ско-
рость вращения; таким образом определяется время нарастания
давления до максимального. Медные крешерные цилиндрики
должны быть, само собой разумеется, предварительно прокали-
брованы для 'сравнения с теми обжатиями, которые получатся
в бомбе. Это производится или статически на рычажном прессе,
или динамически—посредством тяжелой бабки, или, также чисто
динамически, по методу «Piston libre», описанному в 1923 г.
Б ю р л о и устраняющему источники ошибок обоих предыду-
щих методов. По таражным таблицам или диаграммам
для каждого обжатия медного цилиндрика или величине орди-
наты, зачерченной регистрирующим пером, можно определить
соответствующее давление в бомбе.
Вместо медных цилиндриков часто употребляются сталь-
ные пружинки, увеличение изгиба которых определяется
оптическим путем. Например „при сгорании 1010 г нитроглицери-
нового пороха в.крупповской бомбе емкостью 3,45 z
при плотности заряжания, равной 0,2925, получились следующие
величины.
Калибровка пружинки: изгиб 0—4000 кг — в среднем на 1000 кг/ct?
25,2 единицы.
Скорость вращения барабана 10 л/сек. Абсцисса: 1 см — 0,001 сек.
Абсцисса (см) Ордината (мм) .... Давление (кг/см2) . . . 1 0,52 21 5 2,80 111 10 7,5 298 20 22,7 901 30 69,4 2754 32 38,75 3520 35 (макси- мум) 101,3 4020 через 0,035 сек.
Эти определенные практическим путем величины давлений при постоян-
ном объеме, так же как и вычисленные на основании их температуры
взрыва, несколько низки, так как не принято во внимание охлаждение
на внутренних стенках бомбы. Однако для большинства целей важно
знать возможное для каждой плотности заряжания какого-нибудь пороха
давление, которое не зависело бы от постоянно меняющегося отношения:
поверхность охлаждения _
~----заряд пороха-----•Это будет Давление с поправкой, т. е. такое
давление, которое получалось бы в бомбе, если бы не имело место по-
нижение температуры, вызываемое холодными стенками. Это идеальное
давление очень легко получить простым, можно сказать, хитроумным,
косвенным путем: изменяют внутреннюю поверхность бомбы посредством
144 Основные понятия из теории взрывчатых веществ
вкладышей и для каждого опыта употребляют всегда столько пороха,
чтобы плотность заряжания оставалась постоянной. Если затем нанести
на абсциссе -величины уже указанного отношения:
поверхность охлаждения__ S
заряд пороха 6 '
а в качестве ординат соответствующие давления и соединить получен-
ные таким образом точки прямыми, которые продолжены до пересе-
чения с осями ординат, то путем экстраполяции получается исправленное
давление для -q — 0. Например Мюр а у р определил для бездымного
пороха, выделяющего 794,2 б. кал!кг при всех четырех опытах с постоян-
ной плотностью заряжания Д = 0,2029, давления:
Пороховой заряд (в г) Отношение и Давление (кг/см2)
29,476 6,92 (бомба без вкладышей) 2398
24,115 17,29 (бомба со стальным вкладышем) . 2080
22,460 21,05 ( „ „ стальной спиралью) . . 1911
19,631 26,92 ( „ „ спиралью и 8 сталь- ными шариками) 1755
Давление, полученное экстраполяцией для поверхности О, с поправкой
равно 29,476 г и 2633 кг/см2.
Давления с поправкой, найденные при различных плотностях заряжа-
ния, приводят к согласующимся температурам взрыва и
показывают, что понижение давления пропорционально поверхности и что
наивысшая температура не зависит от плотности заряжания. Лишь при
малых плотностях заряжания с давлениями ниже 1000 кг 1см2 исправленные
давления и получаемые отсюда температуры взрыва слишком низки, ве-
роятно потому, что в данном случае не происходит -полного химического
превращения (и даже при максимальном давлении все еще остается -не-
изменная двуокись азота).
По уравнению Эбля абсолютная температура взрыва равна:
Т ( = ^4-273)= Р1'-° fl^.273 = —•- ^.273,
p„v-L ро г»0-Д
где р —атмосферное давление,
Pi—измеренное максимальное давление пороховых газов в бомбочке
в тех же единицах,
L — пороховой заряд -в кг,
Vo—объем пустой бомбы,
По— удельный объем (л/кг),
а — коволюм (л/кг).
Если подставить для 77- плотность заряжания Д, то формула упро-
г о
щается, как уже указано выше.
Для нитроглицеринового пороха, состоящего из 48% ни-
троглицерина и 52% нитроклетчатки (12,2% N) и имеющего теплоту взрыва
<> = 1169 б. кал при плотности заряжания Д = 0,2029, по методу давления
III. Развитие явления взрыва
145
было экспериментальным путем найдено Vo = 812 л/кг и pi = 2885 кг/с*?
(с поправкой):
2885
1 ~ 1 .1,0333
1 — 0,812 - 0,2029
812 - 0,2029
• 273 = 3864° абс, или / = 3591°.
Принимая во внимание частичную диссоциацию, в результате чего объем
Ц) =817 л1кг, получим Т = 3836°, или t = 3563°.
Если бы вместо исправленного давления подставить в последнее урав-
нение давление, экспериментально найденное в бомбе, то температура
взрыва получилась бы более низкой: Т = 3676°, или t = 3403°.
М ю р а у р, сопоставляя температуру взрыва, вычисленную
по давлению с введенной поправкой Т = 3864° (= 3836°, прини-
мая во внимание диссоциацию), и температуру, вычисленную из
теплоемкостей газов, нашел, что результаты довольно хорошо
совпадают, а именно:
Нернст и Воль Пир и Бьеррум Кроу и Гримшоу
3910° (3845°) 3714° 3830°
Эти числа доказывают также правильность первоначального
предположения С а р р о, что коволюм равен примерно по
крайней мере для практически измеримых давлений до бОООкг/см8.
Непосредственное измерение температуры взрыва предста-
вляется еще на долгое время невозможным. Все же можно экспе-
риментально установить известные максимальные или минималь-
ные границы, что уже проводил несколько десятков лет назад
Нобль. Он взрывал в чрезвычайно прочной бомбе при плот-
ности заряжания 0,28 по 3 кг пироксилина и 3 кт кордита. В пер-
вом заряде находился небольшой пакет с металлом осмием
(темп. пл. 2500°), во втором — электрически осажденный углерод.
После взрыва можно было в первом случае установить присут-
ствие парообразного осмия, во втором — образование алмаза.
Нобль заключил из этого, что температура взрыва пирокси-
лина достигает 3000°; температуру горения кордита на основа-
нии превращения неплавящегося углерода в алмаз (сублимация
около 3500° ?) Крукс определяет равной более 4000°.
Чтобы проверить абсолютную точность полученной различ-
ными способами температуры взрыва, М ю р а у р1 применил
не менее оригинальный способ. Он пользовался аммиачносели-
тренной смесью с 7% тротила, которая в зависимости от условий
опыта имела температуру взрыва то выше, то ниже температуры
плавления платины (1771°). При опыте в бомбе происходило как
раз плавление тонкой платиновой проволочки, вследствие чего
примененный Мюрауром метод, при помощи которого была
установлена температура 1803°, указывает на ошибочность дан-
ных, полученных при других методах вычисления. В дальнейшех!
этим же путем удалось'провести точное сравнение между темпе-
1 Bull, de la Soc. chim. de France, 1925, 390.
10 Зак. 3171. — Штетбахер.
Характеристики важнейших взрывчатых веществ
ТАБЛИЦА 9
Взрывчатое вещество (определенное химическое соединение нлн смесь) Плотность заряжания Д Удельный объем «0 прн 0°/760 мм Теплота взрыва Qp (Н2О паро- образная) (б. кал/кг) Температура взрыва t° Скорость детонации to (м/сек) Величина бризант- ности (в млн.) 1,0333 • «0 - а - Т'-Д-Ь
106
Тетранитро метан-толуол (86,5/13,5) *. 1,45 659 1702 7350 (6400) — 9000 212
Жидкая двуокись азота-нитробен- зол (70/30)1 1,38 619 1629 5230(4800) — 8500 139
Оксиликвит (27,3% С -|- 72,7% Оа) * . 0,8 509 2114 7090(6200) 4700 45
„ (24,8% карбена -|- 4-75,2% О2) 1,06 631 2266 9400(7500) 5600 113
Гремучий студень (92/8)1 1,63 711 1610 4460 7500 148
Нитроизобутилглицеринтринитрат 1 . 1,68 705 1597s 4510 — 8000 168
Гликольдииитрат! . 1,50 737 1655s 4430 8000 158
Нитроглицерин1 1,60 716 1485s 4250 7400 145
Маииит-гексанитрат 1,7 694 1454s 4300 8260 174
Нитроглицериновый порох (48 НГ 52 НЦ) 1,6 812 1170 3570 3000 55
Желатиндинамит 65%-ный . . 1,6 630 1295 3700 6100 112
Пироксилин (13,5% N) 1,3 765 1050 3150 6800 77
Циклометилеи-тринитрамин .... 1,7 908 1500s 3700 8380 188
Пеитаэритрит-тетраиитрат 1,7 780 1526s 4248 f 8600 193
/11 Ч\ Пеитринит 80 ( ) 0,5 ..... 1,72 770 1480 4120 8400 178
Дипеитаэритрит-гексанитрат .... 1,63 903 1092 3240 7400 J 148
Тринитрофенилметилнитрамии . . . 1,65 710 1090 3370 7250 116
Гексаиитродифеннламин 1,67 675 1035 3450 7150 111
g Пикриновая кислота 1,69 675 1000 3230 7250 107
Тринитробензол 1,63 670 1065 3540 7000 105
Динитробензол • . 1,50 670 870 2500 6100 64
Тринитротолуол 1,59 t 690 1000 2800 6800 86
Дымный порох 1,2 280 665 2380 400 1,4
Нитрат аммония 1,1 980 350s 1230 2500 13
Перхлорат аммония 1,2 763 312s 1410 3000 17
Хлоратное взрывчатое вещество (шеддит) 1,3 335 1185 4500 3000 24
Аммиачиоселитренное взрывчатое вещество (донарит) 1.1 900 930 2620 4000 51
Тринитрорезорцииат свинца .... 2,9 440 368 2730 5200 75
Гремучая ртуть • .... 4,2 315 368 4450 5400 128
Азид свиипа 4,6 310 260 3450 5300 107
Циаиуртриазид 1,54 660 1140 3950 7500 122
1 Характеристики этих взрывчатых веществ и смесей были заново вычислены автором. Температуры
взрыва, помещенные в скобках, невидимому ближе к действительности и положены в основу- расчета величин
бризантности. Величины, касающиеся остальных взрывчатых веществ, заимствованы у различных авторов, чаще всего
у Каста.
2 Указанные здесь теплоты взрыва при сравнении их друг с другом и с величинами расширения в бомбе пред-
ставляются мало вероятными. Ошибки зависят от теплот образования, точность которых (ср. табл. 8) почти
во всех случаях оставляет желать большего. Указываемая в литературе величина теплоты - взрыва циклотриметилеитри-
нитрамииа определенно слишком низка, почему в зтой таблице она и была увеличена до 1500. С другой стороны, цифра
1526 для нитропеитаэритрита слишком велика по сравнению с нитроглицерином, или, наоборот, приведенная здесь теп-
лота взрыва нитроглицерина сравнительно слишком низка.
Основные понятия из теории взрывчатых веществ ш развитие явления взрыва
148 Основные понятия из теории взрывчатых веществ
ратурами взрыва, полученными из теплоемкостей и из давления,
определенного в бомбе. Сопоставление показывает, что указан-
ные Кастом величины теплоемкостей приближаются к дей-
ствительности, ибо по давлению, полученному в бомбе Б ю р л о,
для гремучего студня вычислена температура 4469°, между тем
как нами в приведенных выше расчетах найдено 4471, 4465
и 4509°.
Наконец в последнее время Ланжевен и Мюраур по-
лучили также и экспериментальное согласование между давле-
ниями, полученными по методу «Piston libre» Б ю р л о, и' давле-
ниями, измеренными посредством пьезоэлектрических
кварцевых индикаторов. Пьезоэлектрический способ1
(до 3000 ат) не связан с инерцией; он основывается на напряже-
нии, которое испытывает кварцевый кристалл при сдавливании.
Количество энергии и работоспособность
Газообразные продукты, образующиеся при каждом взрыве,
расширяются под влиянием выделяющейся одновременно те-
плоты и, преодолевая «а более или менее значительном пути
«сопротивление», производят работу. Мерилом этой работы
является количество теплоты, которое вообще выде-
ляется каким-либо взрывчатым или метательным веществом, т. е.
то количество теплоты, которое в форме давления газа может
быть превращено в механическое действие. Поэтому, чтобы опре-
делить количество энергии, или работоспособ-
ность, «теоретическую работоспособность» взрывчатого ве-
щества, необходимо умножить его теплоту взрыва, выраженную
в больших калориях, на механический эквивалент тепла:
А = Q • 426,9 кгм.
Но теоретическая работоспособность А так же мало выражает
фактическое взрывчатое действие вещества, как и «характе-
ристическое произведение» Бертл о, полученное
как произведение из количества тепла Q на объем газов v(,
(для I кг).
Наиболее совершенным способом сравнения является вели-
чина бризантности Каста, так как она учитывает время дето-
нации. Числа вышеприведенной таблицы (стр. 146—147) выве-
дены из теоретических уравнений, и поэтому теплота и особенно
температура взрыва несколько высоки по сравнению с величи-
нами табл. 6, определенными экспериментальным путем. Несмотря
на это, теоретический способ вычисления сохраняет свое значе-
ние, так как сравнение величин возможно только в пределах одного
и того же способа определения, и величины, экспериментально
определенные на основании анализов газообразных продуктов,
получены только для немногих основных взрывчатых веществ.
* Gasdruckmessun'gen mit dem Piezo-Indikator, Z. f. Schiess- u. Sprw., 1932,
76 и 121.
III. Развитие явления взрыва
149
С практической точки зрения величина бризантности, равно
как и работоспособность могут быть рассматриваемы только при
детонации взрывчатых веществ в очень прочных оболочках,
например в центре толстостенного стального шара с завинчен-
ным вводным отверстием. Внутреннее расширение и степень рас-
плавления дали бы возможность сравнить
между (собою те различия, которые автор
наблюдал -при опытных взрывах гремучего
студня и пентринита в тяжелом стальном
цилиндре малого диаметра. Но для широ-
кой практики, когда материал оболочки раз-
рушается, т. е, раздробляется на большее
или меньшее число кусков, разбрасываемых
в стороны, сопротивление падает так
быстро, что (Последующая теплота не нахо-
дит объектов для дальнейшего действия
и большей частью рассеивается в воздухе.
В данном1 случае полезный эффект за-
висит в значительной мере от скорости де-
тонации. Однако даже при самых бла-
гоприятных условиях коэфициент по-
лезного действия взрыва опре-
деляется в 15 и самое большее — в 20%
расчетной работоспособности. Лишь при
взрывах более или (менее крупных масс же-
леза ic глубокими буровыми скважинами в
них использование силы взрыва достигает
Уз; следовательно предельная эффектив-
ность метательных средств и горючих мате-
риалов в ружейном стволе и двигателе Ди-
зеля достигает одной и той же величины
в 32%.
Для перевода энергии взрывчатых ве-
ществ в распространенные единицы мер при-
водится следующая таблица.
,5
□
Рис. 70. Разрез мано-
метрической бомбы
Вьеля (Laboratoire
central des Poudres).
7—упорный винт; 2~кре-
шерный ме дн ай цилиндрик;
3— поршень; 4—-взрывная
камера; 5—электровоспла-
ыененме; 6—оптюратор;
7—стальной корпус.
Сводка важнейших эквивалентов энергии
Тепловые единицы кал (15е) Механическ л!ат ие единицы кгм Электриче- ские единицы ватт-се- кунды Абсолют- ные единицы эрги
1 Р * g “ 1 д’ . • • й , . . IIIIIIII 1 24,205 2,342 6,324 • 105 4,131 • 10~2 9,678-10~2 261,3-105 4,269- 10-1 10,333 1 2700-105 4,186 1,0133 • 102 9,806 2,647-10® 4,186 • 10’ 1.0133.109 9,806-10’ 2,648-Ю13
ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ
ДЫМНЫЙ (ЧЕРНЫЙ) ПОРОХ
С 1650 г. и до настоящего времени дымный порох с незначи-
тельными отклонениями имеет следующий состав:
75% калиевой селитры,
15% угля,
10% серы.
До этого периода селитра входила в порох в значительно
меньшем количестве. Состав самой первой, приводимой Мар-
ком Греком смеси требует поразительно близкого к совре-
менному соотношения частей, а именно: 6:2 :1 1, и, собственно
говоря, непонятно, почему тогдашние пороходелы не пользова-
лись этим соотношением для своих смесей, имевших гораздо
худший состав.
Изменения состава дымного пороха в хронологическом
порядке
Селитра Уголь Сера
Марк Грек (1250 г.) 67 22 11
1250 г. Англия 41,2 29,4 29,4
1338 г. Франция 50 25 25
1595 г. Германия 52,2 26,1 21,7
1650 г. Франция 75,6 13,6 10,8
1781 г. Англия 75 15 10
В настоящее время составы смесей в зависимости от целей
применения также в большей или меньшей степени отличаются
друг от друга.
Отсюда видно, что выбор отдельных составов в большинстве
случаев скорее произволен и не базируется на эмпирической
основе, иначе соотношение отдельных составных частей не
Т. е. 66,66% селитры, 22,22% угля, 11,11% серы. Прим. ред.
Дымный {черный) порох
151
отошло бы так далеко от обычных норм, как это имеет место
в отдельных государствах.
ТАБЛИЦА 10
Состав современного дымного пороха
Селитра Уголь Сера
Военный, охотничий, ору- дийный и минный по- роха в большинстве стран. . 75 15 10
Орудийный по- рох Кубический Россия (до 1918 г.) . . 75,5 16 8,5
Шашки цилиндрической формы Франция 78 19 3
Бельгия (в 1914 г.) . . 51,8 38,8 9,4
Минный порох германский 65 18 17
итальянский 70 12 18
Минный порох № 3 . . французский 58 18 24
В то время как сера играет более второстепенную роль, ха-
рактер дымного пороха определяется в основном углем. Наряду
с этим характер пороха определяется содержанием селитры, от
которого зависит скорость взрыва: смотря по происхождению
угля и количеству селитры, можно изготовить либо легче вос-
пламеняющийся, более взрывчатый, либо труднее воспламеняю-
щийся порох; первая форма представляет собою охотничий по-
рох, а вторая — военный и в частности орудийный порох. Секрет
фабрикации пороха заключается не столько в химической сто-
роне дела, сколько в механической; пригодность и работо-
способность дымного пороха зависят не только от соотношения
составных частей, но и в весьма значительной степени от их тща-
тельного измельчения и тщательного смешения; не менее важно
также равномерное уплотнение пороха в форме пороховых зерен.
Нет ничего удивительного в том, что опыт столетий способство-
вал усовершенствованию качеств дымного пороха, и современный
процесс его изготовления должен считаться самым продолжи-
тельным по сравнению с теми, какие знает до настоящего вре-
мени взрывная техника. ,
152
Дымный (черный) порох
1. Исходные материалы
1. Калиевая селитра (азотнокислый калий) КЬЮз
Из различных встречающихся в природе селитр только калие-
вая пригодна для изготовления- пороха, тогда как гигроскопич-
ная натриевая (чилийская) селитра, а также и две другие, сте-
хиометрически даже более пригодные кальциевая и аммонийная
(аммиачная) селитры дают порох балистически неоднородный.
Рис. 71. Мельницы „Бурма“.
Калиевая селитра получается реакцией обменного разложения нз на-
триевой (чилийской) селитры или, еще лучше, из чистой, синтетической
натриевой селитры и хлористого калия в горячем насыщенном водном рас-
творе (конверсионная селитра). Продукт первой кристаллизации загрязнен
не только поваренной солью, но и натриевой селитрой, поэтому требуемая
степень чистоты достигается только после однократного или многократного
рафинирования.
В настоящее время селитра требуемой чистоты может быть получена
пороховыми заводами иа рынке. Гигроскопические прнмесн допускаются
в ней только в виде следов. В Германии например к калиевой селитре
предъявляются следующие требования: влажность не более 0,5%, содержа-
ние хлора до 0,007% н перхлората (сверх ничтожного количества хлората)
до 0,2%; такая селитра считается еще приемлемой*.
* Ср. Каст и Метц, Химическое исследование взрывчатых и воспла-
менительных веществ, Госхимтехиздат, 1934.
/. Исходные материалы
153
При изготовлении минного пороха к селитре в отношении
ее чистоты предъявляются пониженные требования, так как в дан-
ном случае неприятные последствия влажности имеют меньшее
значение, чем для более чувствительных порохов.
Свойства. Азотнокислый калий представляет собою бес-
цветные, нередко полые кристаллы холодящего остросоленого
вкуса. Удельный вес кристаллов, равный 2,11, обусловливает
относительно высокий удельный вес готового пороха. При на-
гревании до 339° селитра плавится,, превращаясь в подвижную
жидкость, которая около 400° разлагается с выделением кисло-
рода и образованием азотистокислого калия. Растворимость се-
литры с повышением температуры значительно увеличивается:
100 г воды .растворяют при 0° всего 13,3 г, при 20° 31,6 г и при
100° — уже 246 г. В спирте и эфире она нерастворима.
Селитру измельчают на специальных, весьма подходящих для
данной цели высокопроизводительных мельницах «Бурма»
(Burma), из которых измельченный материал тотчас же удаляется
и поступает в. желаемое место.
Кроме того для этой цели применяются еще шаровые мель-
ницы (рис. 72) с бронзовыми шарами, существующие с давних
пор. Измельчение в шаровых мельницах продолжается до тех
пор, пока при растирании между пальцами не перестанут ощу-
щаться грубые частицы. Для высших сортов пороха измельчен-
ный сырой материал пропускают через тонкие волосяные сита;
кроме того применяют веялки и получают особенно однородно
измельченный материал, обладающий однако неприятным свой-
ством образовывать комки.
2. Древесный уголь
Для фабрикации пороха требуется древесный уголь, который
должен быть по возможности беззольным и однородным по со-
ставу, легко растираться и прежде всего легко воспламеняться.
Для обыкновенных сортов пороха (минных) применяется древес-
ный уголь любого происхождения. Буковый или сосновый уголь,
содержащий 74—78% углерода, в данном случае вполне приго-
ден.
Для высших сортов пороха выбирают по возможности мяг-
кие породы дерева: ольху и главным образом крушину, ко-
торые в виде ретортного угля применяются для хороших охот-
ничьих порохов. В то время как ранее все сорта угля изготовля-
лись самими пороховыми заводами, теперь чаще всего готовят
только крушинный уголь, а остальные сорта приобретают на
рынке.
Дерево, идущее для фабрикации пороха, после полного осво-
бождения его от коры и колки на поленья толщиной от 20 до
40 мм складывают в кучи и предоставляют действию дождя и
ветра в течение года и дольше. При этом из дерева «выветри-
154
Дымный (черный) порох
вается» значительная часть нецеллюлозных примесей, и в таком
виде древесина поступает на обжиг. Чем свежее дерево, т. е. чем
больше в нем осталось нецеллюлозы, тем труднее загорается
уголь; поэтому выдерживание древесины снижает также золь-
ность, уменьшает влажность пороха и повышает его стойкость.
Затем следует процесс обжига. Для этого пользуются огне-
упорной чугунной ретортой, в которую загружают две
корзины подготовленного для обжига дерева. Реторта устроена
так, что продукты сухой перегонки — смола и подсмольная
вода — могут быть улавливаемы. Процесс обугливания произво-
дится при 270—340°.
До 150° происходит только высушивание дерева, а выше этой темпе-
ратуры изменяется его структура: масса становится легкорастираемой и при
250—260° полностью теряет волокнистый характер. Полученный при это*
температуре продукт бывает бурого цвета и называется поэтому бурым
угле м; он очень легко загорается и поэтому вполне подходит для изго-
товления охотничьего пороха. С повышением температуры уголь становится
чернее, богаче углеродом, плотнее и загорается труднее.
Вместо старого ретортного способа с непосредственным обогревом (при-
меняемого с 1847 г.) употребляется также способ перегонки дерева обра-
боткой водяным паром. Перегретый до 350° пар проходит через де-
рево и уносит с собой смолистые вещества.
Температура обжига Удельный вес Температура воспламене- ния
150° 1,06 340—360°
250—260° 1,42 370°
350° 1,50 около 400°
440° 1,71 „ 600°
1000° 1,84 „ 800°
1500° 1,87
Часа через два обугливание при работе по этому способу заканчи-
®ается, между тем! как обугливание голым огнем длится от 9 до 11 час.
Реторту при этом1 нужно немедленно освободить, чтобы бурый уголь не
перешел в черный, для чего при высокой температуре достаточно 3—4 мин.
Способ обугливания паром дает бурый уголь с 70% углерода и черный
уголь с содержанием около 85% углерода; обугливание на голом огне дает
уголь с содержанием углерода 71—72%.
Признаками хорошего ретортного угля служат: большое
число поперечных, но ни одной продольной трещины, тупые
углы, излом незанозистый, коричневая черта на синей бумаге и
в растертом состоянии — вид выцветшего черного бархата. Хо-
роший бурый уголь горит голубым слабожелтым пламенем и
полностью растворяется в едком кали.
Прежде чем выгрузить уголь из реторты, необходимо его
охладить. Свежеобожженный теплый уголь самовоспламе-
/. Исходные материалы
155
пился бы при соприкосновении с воздухом, так как он обладает
склонностью абсорбировать газы и уплотнять их на своей по-
верхности. В случае кислорода при таком уплотнении разви-
вается тепло, и может произойти самовоспламенение. По Калю
древесный уголь вбирает в зависимости от погоды 7—10% паров
воды и газов.
Уголь должен вылежаться не менее двух недель и тогда мо-
жет поступить на измельчение для изготовления пороховой
смеси. На заводе в Шпандау для этого применяются железные
вращающиеся барабаны, в которые загружается 80 кг угля и
115 кг бронзовых шаров. Измельчение длится 1% часа при
10 об/мин.
3. Сера
Для изготовления порохов употребляется исключительно про-
дажная очищенная черенковая сера, но никак не сер-
ный цвет, получаемый возгонкой обыкновенной серы, хотя при-
менение серного цвета благодаря его порошкообразному состоя-
нию и может казаться целесообразным. Серный цвет всегда
содержит некоторое количество сернистой и серной кислот и
вследствие этого совершенно непригоден для изготовления
взрывчатых веществ. Особенно чистая сера получается в каче-
стве отхода при фабрикации соды. Для лучших сортов пороха,
кроме полного отсутствия кислот, необходимо также отсутствие
мышьяка. Наибольшее количество остатка после сжигания серы
не должно превышать 0,06%.
Сера представляет собою твердое светложелтое тело без вкуса
и запаха, нерастворимое в воде. В спирте и эфире растворяется
с трудом, легко — в сероуглероде и хлористой сере. Она очень
плохой проводник тепла и электричества; легко электризуется
при трении. При обыкновенной температуре сера тверда и
хрупка. При 120° плавится в легкоподвижную желтую жидкость,
которая кипит при 448°.
Измельчение серы ранее производилось в железных
барабанах; при этом сера электризовалась, и 'нередко
вследствие образования искры происходило воспламенение смеси
серной пыли с (воздухом1. Поэтому обычно для измельчения при-
меняют деревянные барабаны; сера и уголь измель-
чаются одновременно, в одной и той же операции. В буко-
вые барабаны засыпают обе составные части в том весовом
отношении, которое требуется для данного сорта пороха, и воз-
можно тоньше измельчают посредством шаров из бакаутового
Дерева (рис. 72). Загрузка такого барабана равна примерно
100 кг серы и угля и 100 кг бакаутовых шаров. Продолжитель-
ность измельчения зависит от сорта изготовляемого пороха и
составляет от 1% до 4 час. при 12—14 об/мин. Для уменьшения
выделения пыли барабан заключают в фанерный кожух. Кониче-
156
Дымный {черный) порох
ское 'сужение в нижней части барабана позволяет выгружать из-
мельченную смесь непосредственно в подставленные вагонетки.
Роль серы в порохе выяснена еще недостаточно. По более новым
воззрениям ее считают веществом, связывающим уголь и селитру: порох,
не содержащий серы после прессования и зернения, пылит и плохо связан.
По Г о ф м а нм у сера сообщает пороху более легкую горючесть
вследствие образования при температурах выше 150° из содержащегося
в угле водорода — сероводорода, благодаря чему селитра легко вступает
в реакцию ниже 280°. Кроме того сера способствует переносу кислорода
от селитры к неплавящемуся и нелетучему углю.
Если бы сера не выполняла свою задачу в этом или подобном смысле,
ее давно заменили бы углем, который значительно более активен в энерге-
тическом отношении.
Рис. 72. Шаровая мельница для непрерывного размола со сквозным налом
и раздвижными размалывающими плитами (новая модель):
и—дырчатые части, ^—предварительное просеивание, /—тонкое просеивание, ^—обратный выход
отсевок, I—воронка для засыпки, п—вал, о-^большое зубчатое колесо, v—кожух, —заслонка
кожуха.
Лан г ганс составлял смеси, подобные дымному пороху? и содержав-
шие вместо серы равные количества аморфного селена, чтобы исследо-
вать, как будет влиять на разложение смесей этот элемент, стоящий в пе-
риодической системе рядом с серой. Вопреки ожиданиям эти смеси ока-
зались совершенно индиферентными как в отношении механического, так
и теплового воздействия, т. е. вели себя совершенно иначе, чем смеси
с серой.
II. Фабрикация пороха1
Измельчение и смешение отдельных составных частей при из-
готовлении пороха уже в предыдущие столетия достигло высо-
кой степени совершенства, и утверждение, что уже 300 лет тому
1 Подробнее см. R. Е s с а 1 е s, Schwarzpulver u. Sprengsalpeter, Лейпциг
1914.
II. Фабрикация пороха
157
назад изготовлялся продукт, одинаковый .по качеству с современ-
ным дымным порохом, не является преувеличенным. Конечно
средства, которые давали возможность получать такой продукт,
были тогда очень примитивны, а технологический процесс произ-
водства чрезвычайно длителен и непродуктивен.
В настоящее время процесс фабрикации пороха
распадается'на следующие восемь основных операций:
1) измельчение исходных материалов,
2) смешение компонентов,
3) уплотнение состава,
4) прессование порохового состава,
5) зернение,
6) придание зерну круглой формы и полировка,
7) сушка и сортировка,
8) укупорка и хранение.
1. Измельчение исходных материалов
Об измельчении исходных материалов все необходимое было
сказано в предыдущей главе. Необходимо лишь добавить, что
измельчение селитры в барабанах часто производят вместе с се-
рой; смешиваются они в тех весовых соотношениях, которые
требуются для данного сорта пороха. Для удаления попавших
в смесь посторонних тел измельченный материал пропускают че-
рез цилиндры с медными ситами.
Целесообразное расположение зданий представлено на рис. 73:
отдельные маленькие мастерские построены с вышибной стенкой
и отделены одна от другой предохранительной стеной.
2. Смешение компонентов
После измельчения материалы в требуемом соотношении и
с мерами предосторожности, предупреждающими отсыревание,
навешиваются в бочки для (смешения. Бочки для смешения пред-
ставляют собою такие же барабаны, какие служат для измельче-
ния, с тою разницей, что все железные части здесь заменены де-
ревом, обитым кожей, или же вращающийся цилиндр барабана
изготовлен из одной твердой подошвенной кожи, которая
укреплена в деревянном каркасе с латунной осью. Загрузка в ко-
личестве 100—150 кг подвергается обработке бронзовыми или
лучше бакаутовыми шарами, вес которых равен весу закладки
в течение 1—3 час. при 12—15 об/мин. Перемешивание считается
законченным, когда масса приобретает равномерный серый цвет
и при рассматривании в лупу кажется совершенно однородной.
3. Уплотнение состава
Эту работу раньше исполняли обыкновенно в толчеях, где
смешение и уплотнение производилось в одну операцию. Поре-
и
Рис. 73. План расположения современного завода дымного пороха,
'-обжиг угля, 2—склад сырых материалов, Л—измельчение, 4—смешение и растирание, S—бегуны, 6—прессована* лепешек., 7—зернение и сортировка,8—поли-
ровка и отсеивание, О— склад тары, 10—укупорка, 11 -сушильная (обвалована), 12— калорифер', 13—пороховой погреб (обвалован).
И. Фабрикация пороха
159
ховую смесь увлажняли 15% воды и толкли тяжелыми пестами
с бронзовым башмаком, которые с высоты 40 см около 60 раз
в минуту падали в дубовые ступы, имевшие форму полушара.
Работа песта, наряду с перемешиванием основных частей, произ-
водила также и сильное уплотнение состава, следствием чего
были многочисленные несчастные случаи от сильных ударов, по-
чему от этого способа уже давно пришлось отказаться и перейти
к дробилкам или бегунам. Конструкция, применяемая в настоя-
щее время на многих заводах, представлена на рис. 74.
Аппарат состоит из чугун-
ной тарелки (лежень) и двух
катков весом по 5500 кг, изго-
товленных из лучшего твердого чу-
гуна и насаженных на коленчатый
вал, укрепленный цапфами на пол-
зунке вертикальной оси; катки
установлены так, что могут дви-
гаться независимо друг от друга.
Отшибы и скребки из фосфори-
стой бронзы или латуни равно-
мерно распределяют пороховую
массу под катки и мешают обра-
зованию твердой корки. Загрузка
равна 50—75 кг- смесь увлажняется
водой до 5%, и обработка про-
изводится при 9—10 об/мин. Для
минного пороха продолжитель-
ность работы 1% часа, для воен-
ного пороха 2% часа и для охот-
ничьего пороха 4 часа. Перед
остановкой аппарат переводят на
медленный ход (1—2 оборота) и
дают возможность смеси запрессо-
ваться в твердую лепешку боль-
шой плотности. Более длительная
обработка состава вредна, так как
плотность через определенное вре-
мя размола опять уменьшается по
причинам, которые будут рассмо-
трены при описании аммиачно-
селитренных взрывчатых веществ.
Рис. 74. Бегуны.
Обработанная таким образом смесь называется бегуьной
лепешкой и применяется большей частью только для приго-
товления фейерверков или для .минного пороха. Для изгото-
вления высших сортов пороха и для получения плотного зер-
неного пороха необходимо обработанную под бегунами смесь
уплотнять еще на прессе.
Под бегунами пороховая смесь не только уплотняется,
но также еще тесно перемешивается. Высокосортный порох
после обработки под бегунами еще раз измельчается в бочках
с бакаутовыми шарами, и только тогда прессуется на гидравли-
ческом прессе и перерабатывается в зерна на машине для зер-
нения.
160
Дымный (черный) порох
4. Прессование порохового состава
Эта операция производится на вальцах, или, лучше, по-
средством гидравлического пресса. Применяемые для
этого аппараты — гидравлические прессы — состоят из нижней
площадки, колонок, цилиндра с поршнем и поршневой насадки.
Пороховую массу измельченной бегунной лепешки прессуют
между бронзовыми или йедными поверхностями в слое от 2
до 5 см толщины. Продолжительность прессования составляет
30—40 мин.; наименьшее давление 25 ат и удельный вес по-
роха 1,7. Пороховая масса с целым рядом заложенных слоев по-
мещается на подвижной платформе, на которой она подается
под пресс.
5. Зернение
После прессования твердые лепешки разбиваются деревян-
ными молотками и направляются в машину для зернения,
где они зернятся между зубчатыми бронзовыми валами и разде-
Рис. 75. Гидравлический пресс.
ляются на качающихся си-
тах на крупные и мелкие
зерна. Производительно ра-
ботают вальцовые маши-
ны для зернения, в
которых две или три нары
зубчатых вальцов помеща-
ются друг над другом и
установлены так, что свер-
ху вниз .промежутки между
ними становятся все уже,
так что все крупные зерна
размалываются до желае-
мой |величи'ны.
Зерна падают на с и то,
которое тут же под валь-
цами освобождает порох
от пыли. Зерненый порох
сортируется в находя-
щемся в том же помещении
цилиндре с ситами
разных размеров на желае-
мые сорта и направляется в
помещение для полировки.
Пыль и отход поступают
эбратно под бегуны или на
гидравлический пресс, воз-
вращаясь в производство.
III. Фабрикация пороха
161
6. Придание зерну круглой формы и полировка (сырая или пред-
варительная)
Чтобы получить красивые, круглые зерна, необходимо
сгладить острые углы и края. Это округление и одновременно
и полировку производят в полировочных барабанах,
подобных бочкам для смешения и изготовленных из кожи. По-
лировка производится путем простого трения зерен одно о дру-
гое без применения шаров. В барабан загружается 150—300 кг
свежезерненого, еще влажного пороха, и при 16 об/мин обра-
Рис. 76. Вальцы для зернения.
ботка производится для ружейного пороха 4 часа, для охот-
ничьего — 12-18 час. Вследствие продолжительного трения по-
рох нагревается и теряет частично свою влажность, отчего при-
обретается больший удельный вес, чем при удалении влаги после
полировки сушкой. Чтобы еще более улучшить внешний вид
пороха, производят глянцевую пблировку, т. е. приба-
вляют небольшое количество тонкоизмельченного графита, бла-
годаря чему способность к воспламенению и метательная сила
пороха легко могут быть снижены. С другой стороны, надо при-
нять во внимание, что чем более полирован порох, тем меньше
влаги он 'притягивает. Кроме того полировка уменьшает проме-
жутки между отдельными зернами, и от этого повышается грави-
метрическая плотность пороха.
Ц Зак. 3171. — Штетбахгр.*
162
Дымный (черный) порох
7. Прессованный (призматический) порох
За несколько лет до появления бездымного пороха обыкно-
венному орудийному пороху удалось сообщить определенные
балистические свойства, а именно более медленное горение и
однообразное действие, для чего зернений порох прессовали
в виде кружков, кубиков, призм и правильных форм другого
вида. Исключительное значение приобрел бурый призма-
тический порох, открытый в Германии; с 1882 г. он приме-
нялся во всех крупных .государствах для тяжелой артиллерии.
Эти призмы шестигранной формы, высотою 25 мм и шириною
34 жж с одним центральным каналом- диаметром .в 10 ж/и, весили
44 г при среднем удельном весе в 1,82. Прессованный призмати-
ческий (порох применяется еще и в настоящее время в Америке 1
под названием Pellet Powder в форме прессованных цилиндров
с центральным каналом. Дюпон изготовляет 6 различных ма-
рок диаметром от 3 до 6,5 <_ж с тремя различными скоростями
горения.
8. Сушка и сортировка
В то время как раньше сушка производилась на ситах на
солнце, что весьма вредило однородности пороха, в настоящее
время сушка производится в сушилках с паровым или, лучше,
Рис. 77. Миииый
порох.
Рис. 78. Ружей-
ный порох.
водяным обогревом при 35—60е. Порох, зерненый или прес-
сованный, помещается на плоских рамках, дно которых натянуто
полотном, слоем в 4—-6 ат толщиной, и выдерживается 5 час.
в камере перед сушилкой для удаления влаги. После этого порох
вносится в сушильную камеру, где он в течение 10—12 час. при
55—60° высушивается окончательно и содержание влаги пони-
жается до 1%. Если порох сохнет слишком быстро, то обра-
зуются трещины, и поверхность зерна покрывается выкристалли-
зовавшейся селитрой, вследствие чего порох разделяется на
составные части и как метательное средство становится негодным.
’ Du Pont, Blaster’s Handbook, Вильмингтои 1932.
III. Фабрикация пороха
163
После сушки порох поступает в цилиндры с двойными
стенками, предназначенные специально для сортировки и
одновременно для освобождения от пыли.
Последняя операция —с мешение готового порох а-—
имеет целью сгладить небольшие различия в суточных партиях,
которых невозможно избежать даже при тщательной фабрика-
ции, и тем самым обеспечить высокую однородность большой
производственной партии.
Зерна порохов имеют обычно следующие размеры:
Мелкий охотничий порох............. 0,3 — 0,5 мм
, ружейный .....................0.7 —1,6 ,
Мелкозернистый орудийный порох . . 0,7 —1,3 „
Крупнозернистый орудийный порох С/86 6 — 18 .
Минный порох........................ 4 — 16
9. Укупорка и хранение
Готовый порох хранится до отправки в специальных помеще-
ниях. Обычно его насыпают в толстые джутовые (тиковые)
мешки по 50 кг и укладывают в деревянные бочки. Как в отно-
шении безопасности перевозки, так и в отношении предохра-
нения от сырости целесообразно пользоваться ящиками с двой-
ными деревянными стенками, которые выложены листовым
цинком. Военный порох обыкновенно хранится в металлических
сосудах, у которых крышка или отверстие для наполнения
снабжено латунной нарезкой и завинчивается. Отсыревший по-
рох после высыхания меняет свои балистические свойства; если
продукт сделался рыхлым и покрылся' трещинами, то бризант-
ность может повыситься, но если произошло изменение состава,
то способность восплам1ен1ен1ия и метательная сила могут сни-
зиться. Хорошо укупоренный и хранимый сухим порох не изме-
няется неопределенно долгое время. Был испытан образчик по-
роха, который хранился более 100 лет и остался совершенно
неизмененным. В 1856 г. на острове Родосе взлетела на воздух
церковь, которая служила складом для хранения пороха, изго-
товленного в 1522 г.
10. Свойства дымного пороха
Дымный порох имеет аспидно-серый цвет и матовый глянец;
большие зерна бывают часто от сине-черного до серо-черного
Цвета с металлическим блеском. Интенсивно черный цвет указы-
вает на присутствие в порохе влаги. Ружейный порох имеет
Удельный вес зерна1 1,5—1,6, прессованный 1,7—1,9. Естественно.
—__ „_______..... ... __________________________________ _
1 «Абсолютный удельный вес» зерна (пороха или взрывчатого вещества)
Определяется в особом приборе (денсиметре); для этого сначала из пор на-
с°сом удаляется воздух, а затем по количеству ртути, вытесненной зернами
Или кристаллами, определяют удельный вес.
11*
164
Дымный (черный) порох
что гравиметрическая плотность, г. е. вес пороха, который за-
полняет объем, равный 1 л, меньше удельного веса. Эта величина
зависит от удельного веса и формы порохового зерна и равно-
значна с его наибольшей плотностью заряжания: она составляет
для ружейного пороха 0,905—0,925 кг и для крупнозернистого
пороха 0,960—0,980 кг.
Хороший порох оказывает сопротивление раздавливанию
между пальцами, не пачкает рук и, насыпанный на бумагу, совер-
шенно не оставляет пыли. При падении пробы с высоты 1 м на
твердую поверхность порох не должен давать пыли. Маленькая
кучка пороха, зажженная на бумаге, должна быстро вспыхнуть,
давая вертикально поднимающийся дым, причем бумага не
должна загореться. Бели порох оставляет пятна или частицы
твердых продуктов горения, то перемешивание состава было не-
достаточным.
Содержание влаги в порохе колеблется от 0,8 до 1,5%. Хоро-
шие марки пороха содержат не более 1% влаги, так как уже де-
сятые доли процента лишней влажности изменяют балистические
свойства и понижают начальную скорость. Отсыревший порох
все еще сохраняет способность воспламеняться и свойства взрыв-
чатого вещества; лишь при содержании 15% воды способность
воспламеняться теряется.
Дымный порох легко воспламеняется от пламени и от искры;
удар молнии всегда вызывает сильный взрыв. Небольшие коли-
чества пороха только вспыхивают; большие же, напротив, сильно
взрывают. Температура вспышки лежит около 300°, следова-
тельно выше, чем у бризантных взрывчатых веществ. Если нагре-
вание вести очень медленно, то можно перегнать всю серу, не
воспламенив пороха.- В безвоздушном пространстве порох сго-
рает медленно. Необходимо также отметить отношение его к га-
зам. В атмосфере водорода порох накаливается, но воспламене-
ния не происходит; порох с трудом горит в азоте и довольно
легко в атмосфере углекислоты.
В отношении своей чувствительности к удару и трению порох
принадлежит к числу наиболее безопасных в обращении взрыв-
чатых веществ; однако это свойство пороха нельзя переоцени-
вать. При падении груза в 10 кг с высоты более 45 см происходи!
взрыв пороха; при высоте падения ниже 35 см .получается отказ
Чем тверже ударяющиеся детали, тем легче происходит взрыв
легче всего—при ударе стали (железа) о сталь (железо), зател
латуни о железо, труднее — при ударе меди о бронзу и бронз! >
и дерево. Однако воспламенение может произойти даже oi
сильного удара свинца о дерево.
Дымный порох образует при взрыве полезное количество
газа, равное всего 43%, в то время как твердый остаток (дым)
составляет почти ®/з всего веса пороха. Вообще можно сказать,
что образующиеся при взрыве газы занимают около 280 объемов
взятого пороха, и давление на стенки сосуда достигает 6400 ат.
HI. Фабрикация пороха
165
Горение пороха при взрыве протекает настолько сложно, что
реакцию разложения невозможно представить одним уравнением,
правильно отображающим процесс.
Стехиометрически разложение пороха можно было бы пред-
ставить следующим простым уравнением:
z /
2KNO3 + ЗС + S = K.S + ЗСО, + N2.
74,9% 13,3% 11,8%
Однако запах и цвет, наблюдаемые при взрыве, показывают,
что продуктов разложения образуется гораздо больше.
В 1823 г. Г е й-Л ю с с а к впервые определил продукты разло-
жения свободно сгорающего на воздухе пороха. По его данным
газообразных продуктов получается 450 объемов, т. е. почти
вдвое более против действительной величины. В 1857 г. Б у н з е н
и Шишков произвели свои известные являвшиеся в то время
руководящими анализы, в которых порох разлагался под обыч-
ным атмосферным давлением. Они получили 68% твердого
остатка и 31% газообразных продуктов, что на 1 г или прибли-
зительно 1 см3 пороха давало около 194 см8.
В 1875 и 1880 гг. в том же направлении стали работать англи-
чане Нобль и Эбль. Для образчика пороха (Kieselpulver)
состава:
Селитры.......................>
Сернокислого калия .............
Серы............................
74,67%
0,09%
10,07%
I
14,22%1
0,95%
12.12% углерода
0,42% водорода
1,45% кислорода
0,23% золы
Древесного угля ................
Воды............................
они установили продукты разложения, приведенные в табл. 11.
Таким образом продукты разложения в закрытой бомбе со-
стоят из 57 весовых процентов твердых веществ и 43% газо-
образных. Интересно, что с повышением1 плотности заряжания
содержание серы в твердом остатке повышается до 5%, равно
как вес углекислоты повышается за счет уменьшения количества
окиси углерода. При попытках составить для пороха нормаль-
ного состава (с учетом содержащихся в угле водорода, кисло-
рода и воды)
77KNOS + 128С (+ 5Н2О) + 32S
74,&% 14,7% (<+ 0,9%) 9,8%
молярное уравнение горения на основании данных выше про-
дуктов горения всегда получается остаток, который не удается
ввести в уравнение.
Это обстоятельство более всего доказывает, как запутанно и
стехиометрически непонятно протекает весь процесс разложения
Дымного пороха. Практически для наивысшей плотности (1 кг
пороха в 1 jf) можно принять, что в среднем получается при-
166
Дымный (черный) порох
ТАБЛИЦА Ц
Продукты разложения 1000 г дымного пороха при различ-
ных плотностях заряжания
Плотность заряжания Д Граммы
0,1 0,5 0,9
Твердый остаток (К2СО, K2SO4 ....... ::::::: KCNS KNOS (NH4)2COs с 311,5 84,3 116,3 41,6 0,5 . 2,7 0,9 3,4 " следы 309,8 65,8 33,8 105,5 1.3 1.1 0,4 34,0 следы 368,0 52,3 76,1 22,0 2,3 2,5 0,7 48,4
В сего 561,2 551,7 572,3
Газообразные про- дукты гео. со N, H,S сн4 - . Н. 1О3 257,7 51,9 415,1 13,4 0,7 277,0 47,3 113,9 8,4 1.2 0,5 271,0 36,2 109,0 8,6 1.3 0,5
В сего 438,8 442,3 426,7
Объем в литрах . 281 282 266
Церно 270 л газообразных продуктов, или 270-кратное увеличение
первоначального объема. При нагревании до температуры взрыва
(2400°) этот объем газообразных продуктов претерпевает даль-
нейшее 10-кратное расширение: газообразные продукты произво-
дят на стенки сосуда (принимая во внимание уменьшение объема,
вызываемое остатком) максимальное давление, равное минимум
6000 ат. Данные опыта в отношении теплоты взрывчатого раз-
ложения пороха различны: но она невидимому не превышает
700 б. кал. Скорость взрыва дымного пороха часто ука-
зывается со значительными отклонениями: в 1920 г. Каст уста-
новил, что .при плотности заряжания в 1,06 в толстых маннесман-
новских трубках диаметром 35 мм скорость взрыва равна
420 м/сек, в тонких газовых трубках диаметром 41 мм
380 м/сек. При этом оказалось, что способ воспламенения
(обыкновенный шнур, капсюль-детонатор, промежуточный дето-
натор) не оказывает влияния на скорость горения.
Ill. Отдельные сорта дымного пороха
167
В большом противоречии с этими простыми и естественными
данными в отношении пороха находятся (наивные представления
и теории средних веков. Еще в начале XVIII столетия предста-
вления о пороховом взрыве были чрезвычайно старомодными и
свойственными алхимикам. Некий М и т в 1705 г. объясняет
в своем часто цитировавшемся тогда сочинении процесс разло-
жения пороха следующим образом:
«Селитра является ведущим веществом- в порохе; оиа есть действующее
начало; по своей природе она холодная; при всем том содержит в себе
скрытый огонь, который удерживается в ней принудительно; но это не есть
его естественное местонахождение. Этот огонь укрепляется и умножается,
если в смесь добавляется правильная пропорция серы, ио излишки серы
вследствие ее маслянистости увеличивают дымность и уменьшают огонь.
Эти две противоположности — жар и холод, огонь и вода — уживаются
вместе с помощью угля, но при воспламенении оии тотчас же проявляются и
превращаются в вещественный воздух, который властно ищет себе выходах.
В отличие от таких напыщенных фраз существовали также и
чисто научные объяснения, например объяснения Ньютона.
Логичны и правильны представления о давлении и увеличении
объема, хотя числа приводятся почти в 10 раз большие. Напри-
мер Румфорд в 1797 г. определил абсолютную силу пороха
в 54 000 ат, а французский морской офицер М о р о г в 1737 г.—
увеличение объема (образование газа по тогдашним представле-
ниям) 4500-кратное. О температуре взрыва не имели представле-
ния, что и неудивительно, так .как еще в 80-х годах прошлого
столетия в этой области не велось никаких систематических ис-
следований.
111. Отдельные сорта дымного (черного) пороха
и сходные с ним составы
1. Охотничий порох
Величина зерен и качество пороха обозначаются марками 1а,
Па, Ша. Сильная конкуренция, которую должен был выдержать
охотничий порох вскоре после введения бездымного пороха,
привела к тому, что изготовление дымного пороха вследствие
тщательного выбора угля и особенно тонкого измельчения со-
ставных частей достигло высокой степени совершенства. Не-
смотря на это сила охотничьего и пушечного порохов прибли-
зительно вдвое меньше, чем бездымного пороха. Это видно по
результатам стрельбы из оружия одного и того же калибра
(см. табл. 12).
Если в балистическом отношении дымный порох стоит
ниже бездымного, то, с другой стороны, он в два-три раза де-
шевле, производит небольшое изнашивание ствола, имеет по-
стоянную скорость горения вследствие незначительной чувстви-
тельности к колебаниям температуры и влажности и наконец
168
Дымный {черный) порох
ТАБЛИЦА 12
Сравнительные данные о дымном и бездымном порохах
Сорт пороха Вес заряда (2) Дробь или пуля (2) Скорость (м/сек) Давление в атмосфе- рах
Высший сорт пороха охот- ничьего и для штуцера. . . Бездымный п< рох охотничий и для штуцера 5,75 2,75 42 38 305 310 395 460
Французская 9-см пушка . . . («г) Снаряд (кг) Среднее давление (кг/см2 3)
Дымный порох .... • . . Бездымный ленточный порох 85 X 20 X С> ’ мм 1,900 0,720 8,00 8,00 460 460 2360 1 750
очень стоек при высокой температуре (основные же компоненты
бездымного пороха, наоборот, представляют собою легко разла-
гающиеся вещества).
2. Минный порох
О минном порохе все существенное сказано уже ранее. В за-
висимости от цели применения его состав часто значительно
изменяется.
Отдельные сорта различаются по содержанию селитры, кото-
рое колеблется от 75 до 62%. Соответственно невысоким требо-
ваниям в отношении постоянства и взрывчатых свойств он обхо-
дится дешевле. Величина зерен (рис. ‘П и 78) равна 5—15, иногда
18 мм.
Простое испытание минного пороха можно произвести на
пружинных весах, которые дают отклонение при вспышке опре-
деленной навески пороха.
3. Порох для снаряжения средств воспламенения
Этот порох представляет собою медленно горящий состав и
служит для снаряжения бикфордова шнура. В большинстве слу-
чаев для этого употребляется обыкновенная незерненая порохо-
вая масса (пороховая мякоть), скорость горения которой умень-
шают путем добавки 1—6% тяжелого шпата.
III. Отдельные сорта дымного пороха
169
Во Франции приняты три сорта дымного пороха:
Продолжительность горения
на 1 м
Состав пороха
150 сек. 100 сек. 40 сек.
В процентах
Селитра .............
Уголь ...............
Сера.................
40
30
30
62
18
20
72
15
13
В среднем скорость горения можно принять равной 1 лг
в iy2 мин.
4. Пороховые столбики, трубочный порох
Эти пороха появились впервые с введением разрывных сна-
рядов типа шрапнели и служили для воспламенения в определен-
ный момент после выстрела снарядов типа гранат. В настоящее
время они стали необходимым элементом средств воспламенения
и применяются не только в разнообразных дистанционных труб-
ках, но и в качестве замедлительных составов в бронебойных,
гранатах, авиационных бомбах, в бомбометных и минометных
снарядах и ручных гранатах (рис. 278 и 282).
Поэтому для изготовления такого сорта пороха необходимо
обращать особенное внимание на качественный выбор материала
и при его. составлении помнить основное условие, что незначи-
тельное отклонение во времени горения уничтожает весь смысл
действия снаряда. Следующая таблица дает состав и время го-
рения этого вида порохов:
Селитра Сера Уголь крушины, 70%-иый Удельный вес Время горения 10 см в секунду Отклонения во время горения
59 37 4 1845 33,82 0,76
67 27 6 1825 26,52 0,58
76 17 7 1836 29,00 1,27
Эти смеси следует строго проводить по всем операциям поро-
хового производства, а после прессования на .гидравлических
170 Дымный (черный) порох
прессах измельчать до величины зерна в 0,3—0,5 мм в попереч-
нике. Пороховая пыль вследствие ее недостаточной однород-
ности является непригодной.
По одному новому предложению 1 можно заменять никогда не
бывающий однородным древесный уголь более чистым американ-
ским нефтяным коксом (обуглившимся остатком жидких
углеводородов), а также купреном. Время горения от этого не
только становится якобы равномернее^ но и значительно увели-
чивается.
5. Составы, сходные с дымным порохом: взрывчатые селитры
Путем бесчисленных изменений первоначального состава дым-
ного пороха делались попытки приспособить его для самых раз-
нообразных целей. Переходя по очереди от одного компонента
к другому, пробовали заменить другими 'веществами прежде
всего селитру, затем уголь или серу, а также оба последние
ингредиента как полностью, так и частично. Из этих опытов
в отношении изменения состава пороха произошли обширные
классы взрывчатых веществ — а-ммиачноселитренных, хлоратных
и перхлоратных. Поэтому в качестве составов, сходных
с дымным порохом (в узком смысле этого слова), рассма-
триваются только такие смеси, которые содержат натриевую
селитру взамен калиевой. Они называются взрывчатыми
селитрами (по американской терминологии black blasting
ipowder, или черный минный порох). Вследствие того что они со-
держат гигроскопическую натриевую селитру, они подходят
только для взрывных целей. Так как натриевая селитра имеет
меньший молекулярный вес, то эти взрывчатые селитры дают
больше газообразных продуктов, именно 330 л; точно так же
скорость горения достигает большей величины, именно 500 м/сек
(табл. 4). Взрывчатые селитры успешно применяются в мягкой
породе, так что их потребление в калийной промышленности и
при добыче 'некоторых руд в Америке возрастает 2.
Медленнее разлагается петрокластит (Petroklastit), со-
стоящий из 69% натриевой селитры, 5% калиевой селитры,
10% серы, 15% каменноугольного пека и 1% бихромата калия.
Чувствительная к влаге масса прессуется в цилиндры, по весу
одинаковые с патронами; в центре оставляется канал для введения
капсюля-детонатора и бикфордова шнура. Другие смеси, напри-
мер к а г ю ц и т (Cahucit) и боббинит (Bobbinit), содержат
в качестве добавок, ослабляющих их действие, средние соли ме-
таллов, каковы железный и медный купоросы.
1 Герм. пат. 499402.
2 Coates и Crawshow, Reports of investigations, 1929, Стр. 2940,
Bureau of Mines.
IH. Отдельные сорта дымного пороха
171
Новая более сильная, растворимая в воде взрывчатая се-
литра приготовляется по способу Р а ш и га 1 путем смешения
мононитрофенол- и мононитрокрезолсульфокислот с чилийской
селитрой. Эти смеси детонируют уже от бикфордова шнура,
медленно горят на воздухе, но в случае применения забойки раз-
вивают значительно большую силу, не обнаруживая в то же
время бризантного разрушительного действия родственных ни-
тросоединений.
В Америке, особенно на тихоокеанском побережье, приме-
няются взрывчатые сеЛитры, -содержащие нитроглицерин2,
под названием Judson Type Powder; их действие при содержании
от 5 до 20% нитроглицерина близко к действию безопасных ди-
намитов. В настоящее время предложены подобные же смеси* *
из калиевой селитры, нитроглицерина и древесного угля.
1 Z. f. angew. Chemie, 1912, 1914.
* Hercules Powder Co.; Modern Blasting, Вильмингтон 1927.
* Герм. пат. 513154.
ГЛАВА ПЯТАЯ
КИСЛОТЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ДЛЯ НИТРАЦИИ
Для производства взрывчатых веществ необходимы кислоты
а-зотная и серная; последняя в виде обычной концентрированной
серной кислоты удельного веса 1,84, олеума и, реже, моноги-
драта. Кислотой, непосредственно участвующей в образовании
взрывчатого вещества в собственном смысле слова, является азот-
ная кислота, в то время как серная представляет собой только
вспомогательный ингредиент, предназначенный для усиления
эффективности действия азотной кислоты.
1. Азотная кислота
Азотная кислота получается в настоящее время главным обра-
зом синтетическим путем, а именно окислением синтетического
аммиака1, который в свою очередь получается по .известным
способам Габера, Казале, Клода из чистого азота и водо-
рода в присутствии катализатора под давлением в 200—1000 ат.
Окисление аммиака осуществляется в высоких башнях из стали
V2A. Образующаяся двуокись азота под действием кислорода и
воды под давлением .непосредственно превращается в дымящую
азотную кислоту. Однако на больших производствах про.межу-
точные продукты — аммиак и двуокись азота — редко нацело
перерабатываются в конечный продукт — азотную кислоту;
поэтому они хранятся в сжиженном состоянии в цилиндрических
резервуарах для использования по мере надобности.
Азотная кислота HNO3, состав которой известен с 1784 г.,
представляет собой в чистом виде бесцветную, легкоподвижную
'жидкость, кипящую с частичным разложением при 86° и 760 мм
давления и затвердевающую при — 41,3°. Получить совершенно
чистую азотную кислоту можно только вымораживанием; при
этом она образует белоснежные кристаллы. Ее удельный вес
равен 1,559 при 0° и 1,530 при 15°. Наиболее концентрирован-
ная техническая азотная кислота содержит 98, максимум 99%
HNO3 при удельном весе 1,515. Азотная кислота жадно притяги-
1 Ср. статью Оствальда и Б р а у ф а «Историческое развитие окисле-
ния аммиаках в издании, посвященном 50-летню существования платиновых
сплавов, G. Siebert G.m.b.H., Ганау 1931, 240—256.
Кислоты, применяемые для нитрации
173
вает влагу, почему и дымит на воздухе, образуя белый туман.
Под действием света она окрашивается в желтый цвет и, как и
при перегонке под атмосферным давлением, разлагается на воду,
кислород и бурую двуокись азота по уравнению:
4HNO3 = 4NO2 + 2Н2О + О2.
Двуокись азота при этом растворяется в неразложившейся
азотной кислоте, образуя красную дымящую азотную
кислоту. При смешении с водой выделяется довольно боль-
шое количество тепла. При перегонке разбавленной кислоты сна-
чала перегоняется вода и часть разбавленной кислоты, и темпе-
ратура кипения все время повышается, а при 120,5° перегоняется
кислота постоянного состава, содержащая 68% НТЧОз. Наоборот,
при перегонке концентрированной кислоты сначала переходят
более концентрированные смеси; как только количество образую-
щейся в результате разложения воды увеличивается, темпера-
тура кипения вновь подымается до 120,5°, и получается обычная
лабораторная недымящая азотная кислота удельного веса 1,414.
Азотная кислота — одна из сильнейших, наиболее активных
кислот; она растворяет большинство металлов, в том числе и
серебро. Своеобразно ее отношение к железу и алюминию,
которые невидимому вполне устойчивы к действию концентриро-
ванной азотной кислоты. Такая стойкость или пассивность осно-
вывается на том, что железо и алюминий при погружении в азот-
ную кислоту определенной концентрации покрываются пленкой
нерастворимых окислов, которые препятствуют дальнейшему
действию кислоты. Стоит только удалить с поверхности металла
защитную пленку, например растворением в разбавленной кис-
лоте, как начинается энергичное действие, приводящее к бы-
строму окислению и растворению металла.
Транспорт азотной кислоты связан с большими затрудне-
ниями из-за легкости разложения и пожарной опасности. Од-
нако, с тех пор как вместо хрупких стеклянных баллонов и гли-
няных горшков стали применять резервуары из специальных
материалов, перевозка азотной кислоты значительно облегчи-
лась. Дымящую азотную кислоту удельного веса 1,5 в настоя-
щее время особо выгодно перевозить и хранить в цистернах из
чистого алюминия. Один известный завод взрывчатых
веществ пользуется алюминиевыми цистернами емкостью 65 т
и кислотой, содержащей 98,99% НГЮз. Применявшиеся ранее
железные железнодорожные цистерны требовали для перевозки
добавки к азотной кислоте 10% серной кислоты, и поэтому от
этого вида транспорта повсюду отказались.
2. Серная кислота H2SO1
Водную серную кислоту крепостью до 78% (60° Вё) все еще
получают главным образом в свинцовых камерах, в то время
174
Кислоты, применяемые для нитрации
как высокопроцентную кислоту, преимущественно олеум, полу-
чают почти исключительно контактным способом.
Чистая серная кислота представляет собою бесцветную тяже-
лую маслянистую жидкость, кипящую1 при 338° и плавящуюся
при 10,5°. Удельный вес 1,84 при 15°. Чистая серная кислота
называется также моногидратом; в 'противоположность
концентрированной продажной кислоте, так называемой англий-
ской серной кислоте, которая содержит 6—5% воды, моногидрат
представляет собою 100/4 -ную серную кислоту. Однако моно-
гидрат .почти не употребляется для целей нитрации, тем более,
что с тех шор, как введен контактный способ, в продаже широко
распространена 96—97%-ная кислота. ’Перегонкой .концентра-
ция серной .кислоты может быть доведена лишь до 98,5%.
Раньше моногидрат получали вымораживанием 95—98%-ной кис-
лоты. Теперь к ней добавляют дымящую серную кислоту до
полного связывания воды. Концентрированная серная кислота
с жадностью поглощает влагу и поэтому <при пребывании на воз-
духе постепенно разбавляется.
При соприкосновении с органическими веществами серная
кислота отнимает от них воду, вызывая побурение и затем обу-
гливание. С водой серная кислота смешивается во всех отно-
шениях. Разогревание при этом настолько велико, что вызывает
вскипание и • выбрасывание жидкости; 50 объемных частей сер-
ной кислоты' и 50 частей воды при смешении занимают объем,
равный всего 97,1 части. При этом вода образует с серной кис-
лотой химические соединения (гидраты).
3. Олеум (дымящая серная кислота)
Концентрированная серная кислота смешивается с серным ан-
гидридом во всех отношениях. При этом образуется целый ряд
соединений, которые различаются по температурам плавления;
все эти соединения имеют свойство отдавать при нагревании сер-
ный ангидрид. Наиболее известна из этих соединений пиросерная
кислота H2SO4 - SO3 с температурой плавления 35°. Продажная
дымящая серная кислота, или олеум, представляет
собой смесь серного ангидрида и серной кислоты в различных
соотношениях.
Для укрепления серной кислоты и составления нитрующей
смеси употребляется большей частью 66%-ный олеум, а иногда
также и 20%-ный.
Следует заметить, что при укреплении серной кислоты или оживлении
нитрующей смеси успех обеспечен лишь при сравнительно небольшом
содержании воды, потому что по уравнению
H2O4-SOs...................= KSO4
18 80 08,09
1 4,44............... 5,44
= 6,35 (70%) олеума .... 7,35 моногидрата
Кислоты, применяемые для нитрации
175
1 кг воды требует для связывания 6,35 кг 70%-него олеума; при смешении
этих количеств образуется 7,35-кратное количество моногидрата; при же-
лании например из 1 л кислоты удельного веса 1,40 (состоящей из 910 г
HNOs и 490 г HsO) получить безводную кислотную смесь на 490 г воды
требуется 3112 - 70%-него олеума, и полученная смесь содержит 3602 г,
или 1,96 л, моногидрата и 0,61 л безводной азотной кислоты, т. е. нитрую-
щая смесь содержит слишком много серной кислоты.
ТАБЛИЦА 13
Удельные веса азотио й и серной кислот, употребительных
в промышленности концентраций при 15° (отнесенные
к воде при 4° по Лунте, Рею, Излеру и Нефу)
HNO:i
уд. в. кислоты (не содержа- щей воздуха) I градусы Вё 1 I весовой про- цент HNO3 | уд. в. кислоты (не содержа- щей воздуха) градусы Вё весовой про- цент HNO3 азотистой ки- 1 слоты % ; увеличение удельного веса । благодаря на- [ линию N2O4 ,
1,3325 36,0 52,80 1,500 48,1 94,09 0,25 0,0005
1,3833 40,0 61,92 1,502 48,2 95,08 0,50 0,0007
1,400 41,2 65,30 1,504 48,3 96,00 1,00 0,0030
1,415 42,3 68,83 1,506 48,4 96,76 1,50 0,0067
1,440 44,1 74,68 1,508 48,5 97,50 2,00 0,0105
1,450 44,8 77,28 1,510 48,7 98,10 3,00 0,0180
1,460 45,4 79,98 1,512 48,8 98,53 4,00 0,0252
1,470 46,1 82,90 1,514 48,9 98,90 6,00 0,0395
1,480 46,8 86,05 1,515 49,0 99,07 8,00 0,0532
1,485 47,1 87,70 1,516 49,1 99,21 10,00 0,0660
1,490 1.495 47,4 47,8 89,60 91,60 1,520 19,4 99,67 12,50 0,0820
H2SO4 Олеум
1 уд. в. кислоты (не содержа- I щей воздуха) градусы Вё весовой про- цент H2SO4 уд. В. КИСЛОТЫ (не содержа- щей воздуха) ' 1 । 1 градусы Вё 1 весовой про- цент H2SO4 1 уд. в. при 15° процент SOs 1 температура плавления в °C
1.400 1,500 1,600 1,700 1,800 1,810 41,2 48,1 54,1 59,5 64,2 64,6 50,11 59,70 68,51 77,17 86,90 88,30 1,833 1,835 1,838 1,840 1,8410 1,8415 65,6 65,7 65,8 65,9 92,97 93,56 94,60 95,60 96,38 97,35 1,805 1.915 1,920 1,93 1,95 1,97 15 20 25 30 40 10,5 —11.2 —11 — 0,6 15 34
176 Кислоты, применяемые для нитрации
Таблица 13 (око нчание)
1LSO,
Олеум
уд. в. кислоты । (не содержа- щей воздуха) градусы Вё весовой про- цент H2SO4 уд. В. КИСЛОТЫ 1 (не содержа- । щей воздуха) ; 1 градусы Вё весовой про- цент H2SO4 | уд. в. при 15° процент SOj темйература плавления в °C
1,820 65,0 90,05 1,8410 98,20 1,98 50 28
1,825 65,2 91,00 1,8400 — 98,72 2,020 60-65 1
1,830 65,5 92,10 1,8390 — 99,12 2,018 70 9
1,831 65,5 92,30 1,8385 — 99,31 2,014 2,008 75 80 17 22
«Английская» серная кислота, так же как и моногидрат и
олеум (в виде удобного для продажи жидкого 60%-ного олеума),
хранится и перевозится в ж е л е з ных бочках или, лучше,
в железных цистернах емкостью 10—40 т. Несмотря на чрезвы-
чайную едкость и удушающие свойства дымящей серной кислоты
опасность разложения здесь меньше, чем .в случае дымящей
азотной кислоты, где кроме того легко возникает опасность по-
жара и отравления.
Благодаря присутствию окислов азота плотность красной ды-
мящей азотной кислоты изменяется по сравнению с плотностью
бесцветной азотной кислоты чрезвычайно неравномерно. В таб. 13
даны по Лунге и Мархлевско м,у величины, которые
нужно вычесть из удельного веса дымящей азотной кислоты
1,496 (15°), чтобы получить действительный удельный вес содер-
жащейся в ней азотной кислоты в том случае, если известен про-
цент окислов азота.
В то* время как удельный вес не слишком концентрированных
кислот может быть очень точно определен с помощью арео-
метра, удельный вес дымящей азотной кислоты удельного веса
около 1,5 и серной кислоты удельного веса 1,84 определяется
таким путем, недостаточно точно.
Содержание кислот в этом случае следует определять титро-
метрически или с помощью нитрометра (для азотной кислоты).
Так как обыкновенная пипетка не дает достаточно точных ре-
зультатов, то кислоты взвешивают в шаровой пипетке с краном1.
4. Ядовитость кислот
За исключением нитрозных газов, двуокиси азота, являющейся медленно
действующим опасным ядом', кислоты, применяемые в промышлен-
ности взрывчатых веществ, нельзя назвать токсичными в полном
Т. е. в пипетке Лунге-Рея. Прим. ред.
Кислоты, применяемые для нитрации 177
смысле этого слова, ибо они не действуют ни на нервную систему, ни на
весь физиологический аппарат человека; они являются только едкими
веществами, действующими на кожу и разрушающими клеточную
ткаиь. Однако все без исключения кислоты Высокой концентрации являются
очень опасными жидкостями. Особенно вредно действие азотной и дымящей
серией кислоты (олеума). Азотная кислота и нитрующая смесь сжи-
гают кожу, окрашивая ее в желтый цвет; вследствие окислительного дей-
ствия изъязвление в этом случае происходит скорее, чем от ожога какой,
либо другой кислотой. В равной степени опасен и олеум. Он отнимает
у клеточной ткани воду и сжигает и разрушает ее; подобного рода ожоги
оставляют обычно рубцы, более или менее заметно стягивающие кожу.
Другим опасным свойством этих обеих кислот, особенно олеума, является
их летучесть. На воздухе они дают белый туман, который действует на
слизистые оболочки. Вдыхаемый в большом количестве этот туман разру-
шает ткань легких, вызывая отек. В тяжелых, острых случаях кашель может
вызвать кровотечение и удушье.
К числу наиболее частых несчастных случаев на заводах взрывчатых
веществ относится упомянутое выше отравление нитрозными газами. Легко
выделяющиеся бурые 'пары окислов азота сопровождают почти все про-
цессы нитрации, а также процесс подготовки кислот для нитрации и реге-
нерацию отработанных кислот. Воздух, содержащий 0,5 г N2O4 в 1 м3, при
вдыхании в течение ¥2 или 1 часа вызывает опасные для жизни заболе-
вания. Последствия подобного отравления сказываются не сразу, а не ранее
чем спустя несколько часов, а иногда даже дней,— тогда когда оказать по-
мощь уже поздно. При вдыхании нитрозных паров окись азота окисляется
за счет кислорода оксигемоглобина, результатом чего является разложение
крови. В наиболее легких случаях отравление выражается в головокружении,
раздражении дыхательных путей, кашле, бронхиальном катаре. В тяжелых
случаях получается ожог слизистых оболочек, глотательные движения и речь
затрудняются, нарушается деятельность сердца, вызывая ослабление мышц,
носящее характер паралича, и наконец, подобно тому как и при отравлении
фосгеном, наступает смерть от отека легких. Один из самых значительных
несчастных случаев подобного рода произошел в 1897 г., когда от разрыва
одного баллона с азотной кислотой треснул целый ряд подобных баллонов
и 60 пожарных получили тяжелые, а некоторые даже смертельные отра-
вления.
5. Мешка кислот
Хранение каждой кислоты в отдельности и их подготовка для
различных целей нитрации происходит в одном и том же зда-
нии — помещении для мешки кислот. Крупные
заводы взрывчатых веществ в большинстве случаев оборудуются
для этой цели специальной установкой с большим количеством
трубопроводов. Помещения эти обеспечены паровым отопле-
нием для того, чтобы легко замерзающий олеум и в холодное
время года находился в жидком состоянии.
При помощи парового эжектора кислоты из бочек передаются
в монтежю и оттуда передавливаются в смеситель. Следует за-
метить, что при операции смешения ни в коем случае нельзя
подавать олеум и азотную кислоту (кислотную смесь) непосред-
ственно друг за другом, но необходимо включить между ними
подачу серной кислоты, иначе может произойти разогревание и
повышение давления, что является опасным. «Английская» сер-
ная кислота и олеум (обычно 66%) хранятся в толстостенных
12 Зак. 3171. — Ш-гетбахеу.
178
Кислоты, применяемые для нитрации
чугунных баках, в то время как для хранения азотной кислоты
употребляются глиняные горшки, а для нитрационной кислотной
смеси — железные хранилища. Употреблению моногидрата ме-
шает его сильная корродирующая способность по отношению
к свинцу, 'сказывающаяся в разъедании фланцевых, клапанных I
и крановых прокладок.
Рис. 79. Железные резервуары для нитрующей смеси; слева видны кера-
миковые резервуары для азотной кислоты (Аки. о-во В of о rs Nobel-
krut).
6. Освежение отработанной кислоты
При многочисленных операциях нитрации отработанная кис-
лота (например суточная загрузка) собирается в запасные ци-
стерны и после анализа в лаборатории вновь регенерируется
добавлением израсходованных составных частей. Иначе говоря,
состав ее приводится к первоначальному. Такой процесс реге-
нерации, например при производстве нитроцеллюлозы, может
повторяться до тех пор, пока отработанная кислота не загустеет
из-за присутствия большого количества волокон нитроклетчатки
и прочих примесей и не станет непригодной для дальнейшего
употребления. После этого кислоту отправляют на денитрацию^
т. е. из нее удаляется содержащаяся в ней азотная кислота.
Регенерация отработанной кислоты может осуществляться
двумя путями: 1) основываясь на содержании воды, добавляют
Кислоты, применяемые для нитрации
179
смесь 92%-ной азотной и 96%-ной серной кислот в отношении
1 ; 1 или 2) согласно проанализированной средней пробе по со-
ответствующим формулам или графическим -.методом вычис-
ляются недостающие количества серной кислоты, азотной ки-
слоты и воды-, которые следует прибавить к отработанной ки-
слоте, чтобы получить необходимый для нитрации состав
кислотной смеси *
•
7. Перекачивание кислот насосами
Со времени мировой войны перекачивание кислот было ре-
конструировано: от существовавших до тех пор чугунных
монтежю (или от еще более старых глиняных -пульсометров)
все больше и больше -стали переходить к вполне оправдавшим
Рис. 80. Центробежный насос нз термнсилида с прямым
приводом от электромотора.
себя центробежным насосам. Как известно, пневмати-
ческие установки работают с очень малым коэфициентом полез-
ного действия; за -последнее время появились конструкции на-
сосных установок с производительностью втрое большей, не
говоря уже о чрезвычайно простом и дешевом- устройстве,
а также и обслуживании.
Обычно при конструировании насосов и арматуры для подачи
азотной кислоты и кислотной смеси отдают предпочтение нержа-
веющей стали V2A, так как она обладает большим механическим
сопротивлением, чем кислотоупорный ферросилиций. Широкому
применению этого -материала мешает его высокая стоимость и
дорогая -обработка (она отнимает в 5 раз -больше времени, чем
обработка бронзы).
1 Н. Schwarz, Z. f. Schiess- u. Sprw., 1913, 313 (Описание графического
метода Redpath); В е г 1, Samtleben u. Boltenstern, Graphik
Mischsaureeinstellung u. Wasserbestimmung, Z. f. angew. Chemie, 1922 270 и
1921, 527.
12*
180
Кислоты, применяемые для нитрации
В настоящее время известны и распространены следующие типы
центробежных кислотных насосов:
из крупповского термисилида, стойкого по отношению к действию сер-
ной и азотной кислот;
из крупповской стали V2A, стойкой по отношению к действию азотной
кислоты; последний тип — с двойным сальником.
Сальник этих насосов во время работы разгружен, т. е. насос рабо-
тает без него; при этом вспомогательным колесом, расположенным во
втулке рабочего колеса, во всасывающей линии создается разрежение.
При Остановке сальник предотвращает возможность просачивания
кислоты из насоса и нагнетательного трубопровода.
Конструктивный чертеж поперечного сечения термисилидного насоса
представлен иа рис. 81.
Согласно патенту насосная часть из кислотоупорного мате-
риала помещается 'между двумя чугунными боковыми фланцами.
Рнс. 81. Устройство патентованного кислотного центро-
бежного насоса типа VS из крупповской стали V2A.
С—напорная камера (сталь V2A); S—всасывающий штуцер (сталь
V2A); и Гй—флянцы (железо); /?—сток кислоты; D—точно при-
гнанная поверхность, обеспечивающая герметичность; /.—опоры для
подшипников.
представляющими собой очень устойчивую и падежную опору;
при таком расположении материал насоса, во-первых, испытывает
лишь давление, не подвергаясь изгибающим и растягивающим
усилиям, и, во-вторых, насос и сальник устанавливаются таким
образом, что они выдаются ва пределы фундамента насоса.
Просачивающиеся сквозь сальник капли кислоты попадают в специально
для этого подставленный сосуд, не повреждая чугунных частей насоса и
фундамента.
Все соприкасающиеся с кислотой части насоса изготовляются или из
термисилида, или из V2A. Вал удерживается на месте насадки грундбуксой;
грундбукса имеет термисилидную предохранительную' втулку, которая по
направлению к втулке рабочего колеса снабжена коническим шлифом. Един-
ственное уплотнение, имеющееся в насосе и расположенное между корпусом
насоса и всасывающим патрубком, отшлифовано особым способом и «дер-
жит» даже при наибольшем напоре без набивочного материала.
Кислоты, применяемые для нитрации
181
Ниже дана таблица производительности иасосов и потребная для при-
ведения их в действие затрата энергии:
Производительность Высота подъема манометри- ческая Число' оборотов Расход энергии Мощность мотора Центробежный кислотный на- сос из
круппонекого термиенлида крупповекой стали V2A
100 л/мин 19 м 1450 6,8 л. с. при уд- В. 1 7,5 л. с. 750 л/мин 25 л 2850 6,5 л. с. при уд. в. 1 7,5 л. с.
Центробежные кислотные насосы находят себе применение
для (Производительности до 3000 л/ммн и высоты подъема до
40 м, в то время как для перекачивания небольших количеств
серной кислоты (до 200 л/мин) на высоту до 40 к вполне доста-
точны коленчатые насосы, ибо перекачка небольших
количеств кислоты на большую высоту центробежными насосами
экономически невыгодна. Недавно для подачи азотной кислоты
на башни Гловера в сернокислотном производстве начали при-
менять поршневые насосы из стали V2A со строго определен-
ной производительностью. В кислотной промышленности в дан-
ное время идет борьба мнений о преимуществах и недостатках
центробежных насосов без сальника и с сальником. Высокоустой-
чивые кислотоупорные насосы (например системы Весселинг) не
имщот ни сальника, ни каких-нибудь набивочных -материалов.
Однако подобной устройство, особенно при продолжительной
работе, функционирует не всегда безукоризненно, и при оста-
новке нагнетательный трубопровод начинает пропускать кислоту.
Такие конструкции более сложны, чем конструкция насосов
с сальником, в которых разрежение во всасывающей линии, пре-
пятствующее просачиванию кислоты, также создается с помощью
вспомогательного колеса во втулке рабочего колеса. Указанные
выше сальники двойного действия работают преимущественно
при остановке насоса.
Согласно компетентным данным срок службы кислотных цен-
тробежных насосов без сальника и с сальником при работе круг-
лые сутки без ремонта равен 1—2 и даже 3% годам.
8. Денитрация. Регенерация кислот
Описываемая установка регенерации кислот включает:
1) денит рацио иную установку, где одновременно
с разделением отработанных кислот может подвергаться
концентрации получаемая при этом разбавленная азотная кислота;
182
Кислоты, применяемые для нитрации
2) абсорбционную установку;
3) установку для концентрации серной кислоты, получаемой
в результате денитрации слабой серной кислоты;
4) хранилище для кислот.
Схема действия установки следующая.
Денитрационная колонна представляет собой аппарат, в который отра-
ботанная кислота вводится сверху и стекает с тарелки на тарелку через
сифонные трубки, в то время как снизу в колонну поступает греющий пар.
Пар подымается вверх в направлении, противоположном движению отрабо-
танной кислоты, и при помощи особых устройств на тарелках интенсивно
перемешивается с отработанной кислотой. Отработанная кислота жадно по-
глощает воду, и освобождающаяся при этом теплота конденсации водяных
паров вызывает испарение азотной кислоты и остальных нитрозных со-
ставных частей; пар насыщается азотной кислотой и выходит из колонны
сверху, состоя главным образом из азотной кислоты и нитрозных газов.
Серная же кислота, вытекающая из колонны снизу, практически свободна
от азотной кислоты. Выходящая из верхней части колонны смесь газа
и пара конденсируется в конденсаторе. Образующаяся при этом азотная
кислота имеет максимальную крепость, какая может быть получена, исходя
из отработанной кислоты данного состава. Неконденсирующиеся нитрозные
газы поступают в абсорбционную установку, где и улавливаются, образуя
примерно 50%-ную азотную кислоту.
Денитрационная колонна может быть использована в качестве
аппарата для концентрации азотной кислоты.
Для этой цели в аппарат вводится азотная кислота, полученная
при денитрации, и 95%-ная серная кислота. При этом в колонну
снизу подается, пар, и происходит тот же процесс испарения и
концентрации азотной кислоты* как и при денитрации. Однако
в этом случае вместо разбавленной отработанной кислоты упо-
требляется концентрированная серная кислота; вследствие этого
из колонны выделяются пары азотной кислоты высокой концен-
трации, конденсируемые в холодильнике, причем получается го-
товая концентрированная азотная кислота. Серная кислота выте-
кает из колонны снизу, свободная от азотной кислоты.
Процесс получения высококонцентрированной серной кис-
лоты по одному новому способу основывается на том, что
в соответственной величины сосуде из кислотоупорного ферро-
силиция испаряется 95%-ная серная кислота’ и смесь серная
кислота — водяной пар поступает в ректификационный
аппарат, работающий по принципу противотока; бла-
годаря этому пары серной кислоты полностью конденсируются
при одновременном испарении эквивалентного количества воды.
В прежних способах смесь паров вследствие меняющегося содер-
жания паров воды подвергалась фракционированной
конденсации.
Работа аппарата является как бы идеальной, т. е. он расхо-
дует лишь теоретически необходимое количество энергии для
испарения и вместе с тем не дает потерь серной кислоты.
Концентрируемая в денитрационных колоннах азотная кис-
лота передается, на установку для -мешки кислот и может не-
медленно итти на составление нитрующей смеси.
£IQUt
Рис. 82. ДеииТрациоиная установка с концентрацией азотной и серной кислот.
П Й Й
184
Кислоты, применяемые для нитрации
Концентрированная серная кислота с концентрационных уста-
новок поступает на заводы азотной кислоты и используется там
для концентрации азотной кислоты, постоянно совершая замкну-
тый цикл операций и вновь возвращаясь на установку для кон-
центрации серной кислоты.
При денитрационной установке находятся хранилища для
отработанных кислот, а также для слабых и крепких кислот.
Хранимые здесь запасы служат для удовлетворения текущих
нужд производства.
9. Металлы и материалы для аппаратуры в производстве
взрывчатых веществ
В то время как раньше в промышленности взрывчатых ве-
ществ, там, где имели делю с кислотой или кислой •водой, прихо-
’дилось обходиться керамикой, эмалированным чугуном или свин-
цом, в настоящее время все больше и больше находит примене-
ние алюминий и особенно кислотоупорный ферроси-
лиций, а также кислотоупорные и нержавеющие
сплавы.
Алюминий оказывается тем более пригодным, чем он чище
(99—99,5%) и чем концентрированнее азотная кислота (выше
1,33 или 53% НМОз). Алюминий используется для трубопрово-
дов и хранилищ азотной кислоты любой концентрации; в отли-
чие от теплой и горячей кислоты холодная кислота практически
не разъедает алюминия. Однако чистый алюминий до сих пор
оказывался непригодным для конструирования нитрационных
аппаратов.
Необходимо отметить, что в случае резервуаров или труб
пюдъем|ных устройств кислота, удерживающаяся на стен-
ках, поглощая влагу воздуха, быстро разбавляется и после этого
разъедает защитный слой окислов. Алюминий находит постоян-
ное и обширное применение в производстве нитроклетчатки; из
алюминия готовятся кожух и крышка нитрационных центрофуг,
а также вытяжные зонты над ними и промывные устройства,
в которые продукт после нитрации передается из центрофуги
с помощью алюминиевых вил. Сплав чистого алюминия
с 2% марганца1 обладает такою же кислотоупорностью, как и
чистый алюминий, но лучшими механическими свойствами.
Нержавеющая кислотоупорная сталь фирмы Крупп делится на
4 группы сплавов. Группа VM содержит 13—15% хрома, 0,5—2%
никеля и около 0,5% углерода; группа V2A — 18—25% хрома
и 8—9% никеля (тем. пл. 1450°), тогда как стали V4A и V6A со-
держат еще кройе того молибден или медь.
Новый крупповский сплав нироста с высоким содержанием
углерода и соответственно высоким содержанием хрома, а также
* Die chemische Fabrik, 1931, 493.
Кислоты, применяемые для нитрации
185
с примесью .никеля в общем имеет ту же область применения,
что и V2A. Крупные американские фирмы химической промыш-
ленности недавно занялись испытанием различных сталей, кото-
рые лучше всего применимы в промышленности азотной кислоты.
Оптимум соответствует содержанию 16—17% хрома и 7% никеля
и некоторому проценту остальных составных частей. Богатый
цифровой материал дает произведенное Везером1 исследова-
ние о применении и пригодности алюминия, сталей, металлов VA
и ферросилиция в технике азотной кислоты.
Крупповский термисилид с большим содержанием кремния
(16%) чрезвычайно стоек по отношению к серной и азотной
кислотам, однако благодаря высокому содержанию кремния не-
сколько хрупок и довольно тверд и поэтому поддается обра-
ботке только шлифовкой. То же самое относится и к другим,
маркам ферросилиция — ацидуру (Azidur), дурациду (Durazid) и
антациду (Antazid).
Термисилид-экстра содержит еще больше кремния,
чем обыкновенный термисилид. Большие преимущества терми-
силида перед обычным ферросилицием состоят в высокой хими-
ческой стойкости и в физической однородности при сравни-
тельно небольшой хрупкости и твердости и отсутствии вредных
напряжений в материале. Термисилид является по некоторым
данным единственным сплавом Fe-Si, для которого, применяя
силикатную теорию Вальтера, удалось достигнуть полного
расплавления тпихты, сопровождаемого тончайшим распределе-
нием кремния, вследствие чего структура этого сплава чрезвы-
чайно плотна и однородна.
Сравнительная таблица физических свойств нержавею-
щей стали, ферросилиция и чугуна
* V2A Терми- силид Антацид Чугуи
Температура плавления Удельный вес Твердость пр Бринелю Изгиб в мм ‘ИЖьмм бруска диаметром 12 мм .............. Теплопроводность (по отношению кчу- _ ГУНУ) Электропроводность 1400-1450° 7,86 150-180 0,04 0,7—0,8 1220° 6,9 290-350 1,0 0,5 0,05 1250° 7 310—320 0,6 1,0 1150° 7 150—250 2,0—2,4 1,0 1,3—2,0
В какой мере нержавеющая сталь и кислотоупорный ферро-
силиций вытеснили в настоящее время ранее употреблявшиеся
материалы, видно из рис. 82: башни, колонны, котлы - и насосы
1 Там же, 1928, 529 и 544.
186 Кислоты, применяемые для нитрации
любой формы и размеров, изображенные на этом рисунке, изго-
товлены преимущественно из этих материалов, обладающих
большим механическим сопротивлением и удовлетворяющих всем
требованиям в термическом отношении. Чаши, трубы, запорные
вентили, краны всех видов и в особенности кислотные центро-
бежные и коленчатые насосы, изготовляются в настоящее время
не из керамики, свинца или бронзы, а из термисилида и
стали V2A.
ГЛАВА ШЕСТАЯ
ПИРОКСИЛИН (НИТРОКЛЕТЧАТКА)
При возникновении производства пироксилина пришлось пре-
одолеть такие препятствия, как ни для одного другого взрывча-
того .вещества. Потребовалась целая четверть века на выполне-
ние ряда работ исследователями разных стран, пока это ориги-
нальное волокнистое взрывчатое вещество сделалось пригодным
для применения и пока были найдены многочисленные средства
и способы', которые сколько-нибудь гарантировали от взрыва при
продолжительном хранении продукта. Сколько нибудь! — по-
тому что твердого критерия для суждения об абсолютной стой-
кости нитроклетчатки все еще не было, а при дальнейшем расши-
рении области применения этого взрывчатого вещества в связи
с неожиданными катастрофами обнаруживались все новые и но-
вые загадочные особенности в поведении этого своеобразного
сложного эфира. Частые взрывы на военных заводах, особенно
на французских, имевшие место за последнее десятилетие, явля-
лись следствием саморазложения пироксилинового пороха. И
в настоящее время стоящее на очереди изучение проблемы пи-
роксилинового пороха в смысле изыскания легкого и безопасного
способа его стабилизации и выбора надежного метода анализа
нисколько tie потеряло своей остроты.
Производство пироксилина требует большого количества
вспомогательных аппаратов и длительного технологического про-
ч цесса, в котором все операции должны проводиться одинаково
тщательно и основательно. Процесс производства пироксилина
делится на следующие основные стадии.
1. Очистка хлопка (или древесной целлюлозы):
а) переборка и предварительная очистка;
б) обезжиривание кипячением со щелочами (бучение) или
обработка древесины бисульфитом кальция.
в) отбелка хлорной известью или гипохлоритом натрия,
г) промывка и
д) сушка клетчатки.
2,^итрация клетчатки:
а) нитрация (в центрофугах 'или горшках <и следующая непо-
средственно за этим отжимка отработанной кислоты
в центр офуге,
б) предварительная промывка нитроклетчатки.
188
Пироксилин (нитроклетчатка)
3. Промывка и стабилизация пироксилина:
а) промывка путем кипячения в течение нескольких дней
в воде,
б) измельчение пироксилина в голландерах,
в) нейтральная промывка в лаверах с просеиванием мезги,
г) стабилизация в чанах кипячением с известковой водой,
д) отжимка и сушка.
4. Прессование влажного пироксилина.
I. Клетчатка
Исходным материалом для производства пироксилина
является целлюлоза, называемая также клетчаткой. Чем чище
клетчатка, тем чище нитроклетчатка, тем больше выход. Наи-
более чистой формой естественной клетчатки является хлопок,
волокна которого в сыром (неочищенном) виде содержат до
83—87% целлюлозы, т. е. чистой клетчатки; остаток состоит из
нецеллюлозных примесей и других веществ растительного про-
исхождения!, как то: высохших остатков клетчатки, кожуры, про-
топлазмы, растительного клея, растительных жиров и масел и
смолистых веществ; в хлопчатобумажных концах кроме того
могут содержаться грязь, пыль, машинное масло, металлические
предметы. Со времени войны, наряду с хлопком и его отбро-
сами, стала применяться древесная целлюлоза главным образом
в форме целлюлозы так называемой сульфитной варки. Состав
обоих видов сырья дан в следующей таблицех:
Целлюлоза Протеин Вода - . . . Экстрактивные вещества, не содержащие азота .... Жир Зола Смолы Гемицеллюлоза и пентрзаи . . Хлопок-сырец (американский) Сульфит- целлюлоза
В процентах
83,71 1,50 6,73 5,79 0,61 1,65 75,6-80 9,0—12,0 0,1— 0,3 0,5— 0,6 10,0—14,0
Химический состав целлюлозы до сих пор еще не вполне вы-
яснен. Не только величина молекулы, но и ее эмпирически со-
став еще спорны. Предполагают, что молекула целлюлозы пред-
1 Steude, BaumwoIIe u. Zellstoffe fi’ir Nitrocellulosefabriken, Nitrocellulose,
1930, 194.
/. Клетчатка
189
ставляет собой комплекс неопределенного числа глюкозных
остатков, соответствующий формуле (СбНюОг>)п. В такой про-
стейшей форме целлюлоза оказывается спиртом с тремя гидро-
ксильными группами, причем альдегидные группы как таковые
отсутствуют. В соответствии с новейшими достижениями в об-
ласти химии клетчатки и рентгеновского анализа в настоящее
время согласно Мейеру и Марку1 можно предполагать,
что 100—200 глюкозных остатков соединяются посредством
р-глюкозидных связей в одну прямую цепь и что 40—60 подоб-
ных цепей главной валентности располагаются параллельно друг
другу и под влиянием мицеллярных сил образуют пучок (элемен-
тарное вещество, мицеллу) толщиною в 60 А. Этой точке зрения
противопоставляется теория Ш т а у дйнг ер а 2, положенная
автором этой книги в основу объяснения строения гелей, обра-
зуемых нитроглицерином, и изложенная на стр. 332.
Чистая клетчатка из хлопка (американский стандартный про-
дукт) содержит до 99,84% а-целлюлозы 3, 0,11% золы и ничтож-
ную примесь оксицеллюлозы, соответствующую медному
числу 0,17%.
Чистая клетчатка чрезвычайно гигроскопична. Высушивание
до постоянного веса удается достигнуть лишь в эксикаторе над
пятиокисью фосфора. Волокно имеет удельный вес 1,61 и выше
150° начинает разлагаться с побурением.
Оксицеллюлоза получается при непосредственном окислении
целлюлозы хлорной известью, азотной кислотой, перманганатом
или перекисными соединениями; волокна целлюлозы при этом
легко превращаются в порошок. Едкий натр вызывает укорачи-
вание целлюлозных волокон, и после отмывки щелочи получается
гидрат целлюлозы. При гидролизе целлюлозы образуется
гидроцеллюлоза.
Целлюлоза нерастворима в обычных растворителях, легко рас-
творима в аммиачном растворе окиси меди и смеси
хлористого цинка с соляной кислотой и выпадает при нейтра-
лизации этих растворов в виде студня. Промытая спиртом цел-
люлоза представляет собою аморфный белый порошок. В этом
виде она менее стойка к действию большинства химических реа-
гентов, чем исходная целлюлоза.
Намлучшим материалом для пироксилиновых заводов яв-
ляются ютходы бумагопрядильных фабрик. Если эти отходы не мо-
гут быть доставлены ® достаточном количестве и по приемлемой
цене, то на втором месте по пригодности в качестве сырья для
производства пироксилина стоят отходы хлопка, в том числе так
называемый линтер— очень тонкие короткие волокна, которые
1 Physik и. Chemie der Cellulose, Берлин 1932 (330 стр., 145 рис.).
2 Die hochmolekularen organischen Verbindungen, Берлин 1932 (540 стр.,
ИЗ рис.).
3 Та часть природных препаратов целлюлозы, которая не растворяется
в 17—18%-ном едком натре. Прим. ред.
190
Пироксилин (нитроклетчатка)
покрывают семя хлопчатника и остаются на нем после - съема
длинноволокнистого хлопка. Хотя в линтере больше примесей,
чем в длинноволокнистом хлопке, но при соответствующей пред-
варительной обработке этот материал, так же как и неочищенная
древесная целлюлоза, дает одинаково хороший пироксилин.
Исходный материал, прежде чем поступить в нитрационное отде-
ление, должен быть подвергнут основательной механической
очистке и последующей химической обработке. Для обезжири-
вания применяется раствор щелочи. Путем обработки каусти-
ческой содой, отбеливания и промывки хлопок превращается
в чистую целлюлозу; по новейшим усовершенствованным мето-
дам^ удается получить хлопок, содержащий, наряду с минималь-
ным количеством окси- и гидроцеллюлозы, всего 0,2—0,3% ве-
ществ, растворимых в эфире.
Нитрация необработанного хлопка-сырца связана с большой
опасностью: этот процесс сопровождается бурным выделением
тепла вследствие окисления примесей, в связи с чем неизбежно
саморазложение и воспламенение содержимого центрофуги;
кроме того образуются лабильные азотнокислые эфиры, понижаю-
щие стойкость нитроклетчатки при хранении или по крайней
мере чрезвычайно усложняющие процесс стабилизации. Далее,
благодаря содержанию жиров и масел волокно хлопка окружено
тонкой жировой оболочкой, которая препятствует равномерному
прониканию и смачиванию волокна кислотой, а следовательно и
равномерной и полной нитрации целлюлозы. Примеси металлов
также являются вредными, так как металлы при нитрации обра-
зуют пропитывающие волокна трудно удаляемые соли, которые
в уже промытом пироксилине являются катализаторами, уско-
ряющими разложение.
Основные операции очистки хлопка могут подвер-
гаться изменениям как в отношении выбора реагентов, так и
концентрации щелочи. Практикуемый в настоящее время про-
цесс очистки хлопка и служащий для этой цели аппарат опи-
сывает Эрбан1.
Рыхлые волокна — линтер или хлопчатобумажные отбросы — в количе-
стве до 1000 кг загружают для предварительной обработки и кипячения
в бучильный котел диаметром 2 м и высотой 2 .м. Загрузка длится около
% часа; при помощи остроумного приспособления содержимое котла при-
водится в непрерывное движение и постепенно нагревается до высокой тем-
пературы. Размягченный материал кипитится со свежим щелоком без до-
ступа воздуха при повышенном давлении в течение 4—6 час.; при этом
достигается полисе обезжиривание и разложение примесей. В этом же
котле материал промывается водой и обрабатывается затем в снабженном
приспособлением для перемешивания отбельном чане в течение 2—4 час.
слабым прозрачным раствором, хлорной извести или гипохлорита натрия
(2 г хлора на 1 л)- Затем следует основательная промывка ©одой, получа-
совая кисловка. (SOa вместо H2SO4) при перемешивании и еще одна про-
мывка водою. Наконец хлопок из отбельного чана попадает в промыв-
1 Kunststoffe, 1911, 1, затем Baumwollreinigung fur die Herstellung ranch-
loser Pulver: Army Ordnance, 12, стр. 255—257.
I. Клетчатка
191
ной аппарат, где он вновь механически промывается, автоматически
выбрасывается и после отжимки пропускается через трепальную ма-
шину и поступает в сушильный аппарат, где высушивается в токе горя-
чего воздуха. Отсюда хлопок может быть непосредственно передан в отде-
ление нитрации. Сушка в вакууме теперь уже не применяется.
В результате подобной обработки волокна хлопка приобретают чистый
белый цвет, освобождаются ют окси- и гидроцеллюлозы, содержат очень
небольшие количества жировых веществ и золы и способны легко смачи-
ваться. Американский хлопок содержит 0,10% золы и 0,11% жира, ост-
индский всего 0,07% золы и 0,06% жира.
Во время войны, наряду с хлопком, стала применяться в боль-
ших масштабах древесная целлюлоза. Первая попытка
приготовления нитроклетчаткй из древесной целлюлозы была
сделана Шульце, который в 1865 г. получил белый порох, так
называемый порох Шульце. Впоследствии от древесной
клетчатки, как от исходного материала, отказались главным обра-
зом из-за необходимости обрабатывать большое количество дре-
весины и из-за содержания в ней трудно отделимой древесной
смолы, которая сильно ухудшает стойкость получаемой нитро-
клетчатки. Однако под давлением военных нужд это препятствие
быдр преодолено, и оказалось, что при подходящей химической,
обработке можно получить древесную клетчатку, которая так же
пригодна для производства пироксилина, как и хлопок 1. Измель-
ченная древесина подвергается сначала химической обработке,
т. е. освобождается от инкрустирующих веществ и от лигнина.
Это лучше всего достигается варкой под давлением с раствором
бисульфита кальция. в
Древесная клетчатка доставляется в виде бумаги;
при погружении в нитрующую смесь она должна немедленно
пропитаться последней, не принимая кашицеобразной консистен-
ции, не расползаясь и не разлагаясь; в древесной клетчатке
должно содержаться не более 1% золы, экстрагируемых спир-
том веществ —не более 0,5%, смолистых веществ — не более
1% (на сухое вещество).
Требования, предъявляемые к очищенному хлопку
Хлопок должен быть однороден, должен содержать лишь не-
значительное количество пыли, семян, семенных коробочек и
прочих примесей. 1 г такого хлопка в слегка подпрессованном
виде должен в течение 3 мин. тонуть в нитрационной смеси. Во
время нитрации он нё должен разбухать или переходить в каши-
цеобразное состояние, а также не должен разлагаться.
Содержание влаги должно быть не выше 9%, при
более строгих требованиях-—не выше 6%, а в сухом хлопке,
поступающем на нитрацию, от 0,5 до максимум 1%. При извле-
чении эфиром в аппарате Сокслета в течение 4 час. хлопок дол-
жен давать не более 0,9% (по принятым во Франции требова-
1 См. обстоятельную статью Шримпфа, Nitrocellulose aus BaumwoIIe
u. Holzstoff, Z. f. Schiess- u. Sprw., 1919 (оттиск).
192
Пироксилин (нитроклетчатка)
ниям 0,3—0,7%) жира. Содержание хл.ора допускается лишь
в виде следов, а золы — до 1%. Содержание смолистых ве-
ществ, т. е. веществ, подобных древесной смоле, растворимых
в едком натре, не должно превышать 2% 1.
До каких размеров поднялось потребление хлопка во время
войны, можно судить по количеству хлопка, потребовавшегося
в 1916 г. для военных целей и составившего в одной лишь Аме-
рике 440 000 000 фунтов.
II. К теории образования нитроклетчатки
Нитроклетчатка представляет собой смесь продуктов
различной степени нитрации целлюлозы. Даже высоконитро-
ванный и хорошо очищенный пироксилин содержит, помимо не-
органических веществ в количестве до 1%, несколько десятых
долей процента растворимых в спирте низконитрованных продук-
тов и по крайней мере 1 % растворимой в спирто-эфирной смеси
нитроклетчатки, обладающей 1незна<чительной взрывчатой силой.
Таким образом содержание азота изменяется в широких пре-
делах и лишь в среднем соответствует определенным соотноше-
ниям, требуемым формулой. Состав нитроклетчатки остается
неопределенным и неясным, так же как и состав самой цел-
люлозы.
Различают следующие степени нитрации (табл. 14).
ТАБЛИЦА 14
Сводка нитратов целлюлозы (пироксилинов)
[С24Н40—и (NO^Ogo],.
Степень нитрации Формула Содержание азота Недостаток кислорода2 Молекулярный! вес
В про центах
Додека-нитроцеллюлоза CgiHagOg (ONO2)i2 14,146 24,2 1188,3
пирокси- (Эндека-иитроцеллюлоза. (uimOJh 13,48 28,7 1143,3
™н (Дека- Са^зо^-АоО-^ O2)to 12,76 33,5 1098,3
Каллодион- ( ЭннеЗ- к ^116^^2)9 11,97 38,7 1053,3
иый хлопок (Окто- „ C^H^OiaCOWUgJg 11,12 44,4 1008,3
Гепта- , U N 62)7 10,18 —- 963,3
Гекса- „ 9,15 — 918,3
Целлюлоза (клетчатка) [СгЛоОзоЬ ИЛИ (CtJ'io0.r>)K — 117,8 648,3
1 Выполнение этих, а также и других определений описано с исчерпы-
вающей .полнотой в книге Каст и Мец, Химические исследования взрыв-
чатых и воспламенительных веществ, Госхимтехиздат, 1934.
2 Соответственно линейной пропорциональной зависимости между со-
держанием N и недостатком О можно, зная содержание К в процентах, по
формуле О% = Ы% • (—6,6606) + 118,456 вычислить недостаток кислорода
в процентах в смеси нитратов целлюлозы.
II. К теории образования нитроклетчатки 193
Ниже гексанитроклетчатки были получены пента-, тетра-, три-
и динитроклетчатки, которые не имеют значения во взрывной
технике. Продукт высшей степени нитрации целлюлозы с содер-
жанием не менее 12,76% N обычно носит название пирокси-
лина.
С уменьшением содержания азота нитроклетчатка приобре-
тает другие, практически чрезвычайно ценные свойства: она на-
бухает и растворяется в спирто-эфирной смеси (1 :2), а в смеси
с нитроглицерином или нитрогликолем дает однородный про-
зрачный студень, так называемый гремучий студень. Этот
растворимый сорт нитроклетчатки называется коллодионным
хлопком. Типичным представителем коллодионного хлопка
является эннеанитрат целлюлозы с содержанием азота около
12%. Однако растворимость не является резко выраженной ха-
рактеристикой, так как продукты как высшей, так и, наоборот,
низшей степени нитрации целлюлозы тоже обладают этим свой-
ством, но в меньшей степени. Лунге и Беби нашли следую-
щую зависимость между содержанием азота и растворимостью
нитроклетчатки.
Содержание азота и растворимость нитроклетчатки
Содержание азота в % 9,31 9,76 10,93 11,59 12,05 12,31 12,58 12,76 13,21 13,65
Растворимость в спирто-эфирной смеси в о/,,. . . 1,15 74,22 99,82 100,02 99,84 99,14 60,00 22,01 5,40 1,50
Коллодионный хло- пок (франц СР2) Пироксилин (фраип. СР,)
Если растворимость лишь до известной степени свя-
зана с определенным содержанием азота, то она в силь-
ной степени зависит от состава и продолжительности действия
нитрующей смеси; с увеличением содержания воды в нитрующей
смеси увеличивается растворимость, и одновременно умень-
шается вязкость продукта нитрации. Для производства колло-
дионного хлопка наиболее подходящее содержание воды равно
16%. В более разбавленной нитрующей смеси с 18,5% воды
волокна хлопка начинают внешне изменяться; при еще большем
разбавлении (22,5—28%) волокна быстро разрушаются и превра-
щаются, даже при низкой температуре, в желатинообразную,
непригодную к употреблению массу, содержание азота в кото-
рой ниже 8%.
Этим данным, считавшимся в течение десятилетий нормаль-
' ными, Ленце1 и Рубенс недавно противопоставили данные
1 Ueber die Darstellung von Nitrocellulose mit hochstem fj-Gehalt u. hoher
Loslichkeit in Aether-Alkohol, Z. f. Schiess- u. Spnv., 1932, 154.
13 Зак. 3171.— Штетбахер.
194
Пироксилин (нитроклетчатка}
своих поразительных опытов, согласно которым нитроклетчатка
с 13,5% N еще полностью растворяется в спирто-эфирной смеси
и в количестве до 25% — в спирте. Такая необычайная раство-
римость была получена при нитрации в течение 20 дней при 20°
смесью, состоявшей из дымящей азотной кислоты (1,52) и 40%
фосфорного ангидрида. Продолжительность нитрации может
быть сокращена до 2 дней, если нитровать при 35—40°. Более
высокая растворимость получается, если исходить из уже про-
нитрованной, обработанной кипячением под давлением нитро-
клетчатки.
В табл. 15 приведен ряд опытов по нитрации, проведенных
Л у н г е.
Нижние три столбца относятся к важнейшим соотношениям
кислотных смесей, получаемым на практике.
Соотношение между нитрационной смесью
и родуктом
ТАБЛИЦА 15
и конечным
Состав нитрующей смеси Выход Раствори- мость Азот
H2SO4 HNO3 Н2О
В процентах
31,86 35,82 22,32 134 14,22 9,27
38,47 40,19 21,34 142 92,30 10,32
42,92 37,40 19,68 153 98,90 11,02
48,03 34,18 17,79 155 99,58 12,33
49,37 33,38 17,25 166 99,82 12,77
50,71 32,50 16,79 165 99,32 13,02
52,81 31,27 15,92 167 7,65 13,11
54,92 30,06 15,02 173 2,63 13,45
65,35 25,3 11,34 Наивысшая достижимая
степень нитрации . . . 13,92 i
61,00 23,00 16,00 Коллодиоивый хлопок для
балистических целей и желатинирования . . . 17,7—12,3
59,5 24,5 16,00
67,2 22,2 10,6 Пироксилин для взрыв- 13,3
ных целей
1 Ленце путем тщательного повторения этого опыта достиг наивыс-
шего содержания N—13,6%; более высокие степени нитрации могут быть
получены только при прибавлении к азотной кислоте ИгОз и PaOs.
II. К теории образования нитроклетчатки 195
100 ч. хлопка при нитрации 3500 ч. нитрующей смеси со-
става, указанного в последнем столбце, дают 165 ч. раствори-
мого в спирто-эфирной смеси в количестве около 6% пирокси-
лина с содержанием азота 13,3%.
Этерификация целлюлозы азотной кислотой предста-
вляет собой сложный процесс, зависящий ют многих условий.
Благодаря установлению состояния равновесия между нитра-
тами целлюлозы и кислотной смесью степень нитрации клетчатки
определяется концентрацией не исходной, а конечной кис-
лоты. Чистая азотная кислота никогда не применяется для нитра-
ции, так как вследствие разбавления ее водой, выделяющейся
при нитрации клетчатки, ее нитрующая способность падает.
Высококонцентрированная 97%-ная азотная кислота (1,5) дает
продукт с 9,05% азота; средней крепости азотная кислота (1,4)
почти не способна нитровать. В целях удаления образующейся
воды Ш ё н б е й н предложил добавлять концентрированную сер-
ную кислоту и применил смесь из 2 ч. концентрированной сер-
ной кислоты и 1 ч. дымящей азотной кислоты. Серная кислота
связывает воду, поддерживая в течение долгого времени постоян-
ную концентрацию азотной кислоты, результатом чего является
более высокая степень нитрации и лучший выход. Содержание
воды в кислотной смеси является решающим для данной степени
нитрации и для качества нитратов..
Согласно исследованиям Сапожникова предел этерифи-
кации достигается, как только вся азотная кислота переходит
в соединение НЬЮз • НгО.
Химическое действие серной кислоты выражается тогда ура-
внением:
*HNOa - HsO + H2SC)4 = HNO3 + H2SO4 - Н2О.
Связывание образующейся в процессе реакции воды — не
единственная роль, которую играет серная кислота в реакции
нитрации; образуются также промежуточные эфиры серной
кислоты и целлюлозы, которые при дальнейшей нитрации
вытесняются азотной кислотой. Однако такое замещение не
всегда бывает полным. Новейшие исследования показали, что
с увеличением содержания серной кислоты в нитрующей смеси
увеличивается также содержание серы в конечном продукте и
что сернокислые и азотнокислые эфиры целлюлозы образуются
параллельно, а также что результатом большого избытка серной
кислоты является образование нерастворимого сернокислого
эфира целлюлозы, который нельзя удалить из нитроклетчатки
ни промывкой, ни кипячением. Одновременное образование
обоих эфиров целлюлозы иллюстрирует следующая серия
опытов:
13»
196
Пироксилин (нитроклетчатка)
HsS04: HNOg Продолжи- тельность нитрации Содержание N Содержание H2SO4
В пр< тентах
1: 1 1 час 13,64 0,79
3:1 1 , 13,35 1,01
8:1 6 „ ' 10,72 4,33
8:1 10 дней 13,31 2,03
Согласно данным Гака и Белла стойкость пироксилина в зна-
чительной степени зависит от содержания сернокислых эфиров
в том смысле, что нерастворимые, остающиеся в волокнах серно-
кислые эфиры могут привести к разложению (при хранении).
Кроме серной кислоты другим фактором нестойкости пиро-
ксилина считали эфиры азотистой кислоты. Однако это
предположение оказалось необоснованным, так как эфиры азо-
тистой кислоты и целлюлозы нестойки и при стабилизации (ки-
пячении) разрушаются и удаляются еще скорее, чем эфиры сер-
ной кислоты.
Высокоазотная нитроклетчатка с содержанием
азота до 14%
До сих пор еще не получен нитрат с содержанием 14,146%
азота, что соответствует формуле продукта высшей степени
нитрации клетчатки — тринитроклетчатке. Согласно
Л е.н ц е 1 содержание азота можно довести до 14% и выше, если
нитрацию вести дымящей азотной кислотой с добавлением 20—
40% пятиокиси фосфора, между тем как по данным Б е р л я и
Р у е ф ф а 2 достаточно прибавить фосфорную кислоту, чтобы
легко получить нитроклетчатку, содержащую 13,7—14,0% азота.
Наивысшее содержание азота 14,09% получил Ленце непосред-
ственной 'нитрацией линтера при 203 в течение 5 час.; линтер
предварительно был подвергнут кипячению в течение 5 час.
с 50%-ным раствором бисульфата натрия в автоклаве при 150°;
нитрация велась азотной кислотой удельного веса 1,52 с добавкой
35—40% пятиокиси фосфора. Соотношение хлопка и нитрую-
щей смеси составляло 1 :60. При экстракции полученного
подобным способом пироксилина метиловым спиртом получается
продукт высшей степени нитрации с содержанием
азота 14,12%.
Это исключительно высокое содержание азота является, ве-
роятно, следствием уменьшения величины мицеллы целлюлозы
1 Z. f. Schiess- u. Spnv., 1931, 3; затем Ленце и Рубенс, там же, 1932,
114 и 154.
2 Вег., 1930, 3212.
III. Производство пироксилина
197
в результате тщательной предварительной обработки хлопка
в автоклавах, во время которой освобождаются и приобретают
способность образовывать эфиры спиртовые гидроксильные
группы.
Полученный с помощью смеси фосфорной и азотной
кислот пироксилин оказался, несмотря на высокое содержание
азота, совершенно стабильным даже при непродолжитель-
ном кипячении, в противоположность обычному пироксилину,
полученному нитрацией смесью, содержащей серную кислоту.
Благоприятное действие фосфорной кислоты основывается на
том, что. она вызывает сильное набухание волокна хлопка (мер-
серизацию) и этим облегчает проникновение азотной кислоты
в мицеллы целлюлозы; кроме того фосфорная кислота.в отличие
от серной кислоты не образует эфиров и не действуем омыляю-
щим или расщепляющим образом на образующиеся нитраты.
Несмотря на все преимущества, фосфорная кислота не приме-
няется из-за высокой стоимости ее и из-за того, что в ее при-
сутствии скорость этерификации уменьшается.
Согласно новейшим опытам Де му же н а1 для достижения
высшей степени нитрации хлопка наиболее благоприятен сле-
дующий состав нитрующей смеси: 67—68% H2SO4; 22—23%НЬЮз
и 10,2—10,45? Н2О и для вполне растворимой, нитроклетчатки 2
63% H2SO4, 21—21,5% HNO3 и 15,8—15,7 % Н2О. Содержание
воды следует точно учитывать, так как она сильно влияет на со-
держание азота в нитроклетчатке. Для стабилизации продукта
высшей степени нитрации хлопка2 его необходимо кипятить
минимум 100 час., лучше всего в слабокислой воде. Затем сле-
дует обработка слабощелочной, содержащей известь водой и
наконец основательная про>мывка. Стабилизация продукта низ-
шей степени нитрации хлопка происходит значительно легче.
Целлюлоза из хвойной древесины не дает продукта
столь высокой степени нитрации, как хлопок, кроме того для
достижения определенного содержания азота требуется более
высокая концентрация кислот, и выхода хуже, чем для хлопка.
Поэтому стоимость производства пироксилина из древесной клет-
чатки, несмотря на более дешевый исходный материал, гораздо
выше.
III. Производство пироксилина
1. Старый способ нитрации в горшках
В первый период производства пироксилина, еще в 60-х годах в ре-
зультате работ в этой области Ленка и Эбля нитрация проводилась
в керамиковых сосудах нли чугунных ваннах, помещавшихся в железных
баках и охлаждавшихся проточной водой. Хлопок в количестве нескольких
сотен до тысячи граммов погружали в кислоту с помощью железных вил
и затем через 21—3 часа отжимали избыточную кислоту из нитроцеллюлозы
1 Мёш. d. Poudres, 23, стр. 262—267 (1930).
2 Ср. Stark, Die Collodiumwolle, Берлин 1932, стр. 171.
198
Пироксилин (нитроклетчатка)
путем прессования. Отжатый пироксилин закладывался в закрываемые крыш-
кой керамиковые горшки, где он вместе с частично оставшейся в нем кисло-
той выдерживался в течение некоторого времени в целях «донитровывания».
Затем содержимое горшков поступало на центрофуги. Отработанная кис-
лота вновь отжималась, и пропитанный остаточной кислотой пироксилин
быстро погружался в большие резервуары с водой и промывался.
Способ нитрации в горшках давал хорошо пронитрованный,
хотя и не всегда однородный продукт. Способ однако был сложен, дорог
н опасен, не говоря уже о том, что работать можно было лишь с неболь-
шими количествами н установка горшков требовала наличия большого по-
мещения; при донитровыванин нередко происходили вспышки, которые
уничтожали все содержимое горшка.
Первая многообещающая попытка упрощения способа нитрации в горш-
ках была введена в практику в Англии под названием способа про-
стого погружения. Нововведение состояло в том, что донитровыва-
ние и последующий отжим нитроцеллюлозы отпадали; вместо этого содер-
жимое нитрационного горшка непосредственно передавалось на центрофугу,
и пироксилин после центрофугировання спускался в промывной бак.
Дальнейший этап в отношении упрощения способа погруже-
ния состоял в том, что нитрация проводилась уже не в отдель-
ном сосуде, а непосредственно в центрофуге. Первым приспо-
соблением такого рода была центр офуга с циркуля-
цией кислот, с нижним приводом и закрепленным шпинде-
лем, барабан (корзинка) которой, так же как и окружающий его
кожух, наполнялись кислотой, причем подшипник шпинделя
с кислотой не соприкасался. На этом принципе основаны и
конструкции современных центрофуг; разрез центрофуги новей-
шей конструкции представлен на рис. 84.
Процесс производства пироксилина в центрофуге с циркуля-
цией кислот состоит в следующем.
Пока корзина центрофуги вращается медленно и центрофуга на % на-
полняется кислотой, вводится небольшими порциями хлопок. При скорости
вращения в 50 об/мин собственно нитрация длится 30—40 мин. Под дей-
ствием центробежной силы кислота непрерывно циркулирует через нитро-
целлюлозу и выходит наружу через перфорированные стенки корзины, а за-
тем через отверстия в конусе возвращается обратно. По окончании нитра-
ции кислота спускается, и оставшаяся жидкость отжимается при полном
числе оборотов, после чего нитроцеллюлоза сбрасывается посредством алю-
миниевых вил в промывной аппарат и оттуда направляется сильной струей
воды в предварительную промывку. Обычно за один прием перерабаты-
вается 8—20 кг хлопка в 50-кратном количестве нитрующей смеси. На-
чальная температура нитрации 15°, конечная 23°. После центрофугировання
нитроцеллюлоза содержит еще некоторое количество кислоты, которое уда-
ляется при промывке. Из новейших конструкций центрофуг следует особо
упомянуть центрофуги Акц. о-ва Гаубольд, из которых две особенно
употребительные модели представлены на рис. 85. Центрофуга приводится
в движение от электромотора с ременной передачей или, с целью предотвра-
щения возможности искрения, посредством гидравлического привода.
Средний расход энергии достигает при пуске 10 л. с., а во время центро-
футирования составляет 2,5 с.
Нитрационная центрофуга наряду с американским нитратором до сих
пор является основным аппаратом для производства пироксилина и колло-
дионного хлопка. Например самый мощный германский пироксилиновый
завод в Тройсдорфе работал во время войны на 100 подобных аппаратах,
а французский завод в Ангулеме работал на 96 центрофугах, что соответ-
ствует производительности 70 000 кг в сутки'.
III. Производство пироксилина
199
Относительно промышленных выходов нитроклетчатки было уже упо-
мянуто: они могут достигать 96% от теоретического. Так. чистый хлопок
дает около 172% нитроклетчатки с 13,48% N вместо теоретического выхода
200
Пироксилин (нитро клетчатка)
176,35%. После стабилизации остается не больше 166%, однако такой выход
всегда немного превосходит наилучшие выходы нитроглицерина.
Рис. 84. Нитрацнониая центрофуга с фундаментом и трубопроводом (разрез):
1 — впускная труба; 2— спускная труба, 3 — сток; 4— вытяжная труба.
3. Нитрация хлопка в нитраторах по американскому способу
В настоящее время значительное число больших производств,
изготовляющих в больших количествах пироксилин и
коллодионный хлопок, оставило имевший до сих пор широкое
III. Производство пироксилина
201
распространение способ нитрации в центрофугах и перешло к но-
вому способу нитрации в нитраторах по так называемой амери-
канской системе, которая не имеет ничего общего с примитивным
способом нитрации в керамиковых горшках, много раз снова
применявшимся во время мировой войны.
По новому способу четыре нитратора работают на одну
центрофугу, используемую исключительно для отжатия отрабо-
танной кислоты. Нитратор рассчитан на загрузку хлопка в 10,
15, 20 и больше килограммов: он имеет форму высокого слегка
Рнс. 85. Нитрационные центрифуги с откидной алюминиевой крышкой,
вытяжной трубой и промывным аппаратом (Акц. О-во Bofors Nobel-
krut, Швеция).
сплющенного цилиндра соответственно расположению двух или
трех мешалок, вращающихся в различном направлении
Рис. 86 иллюстрирует разрез подобного нитратора по наиболее
широкой его части. В забалчиваемой крышке имеются три
отверстия: сравнительно большой люк для загрузки целлюлозы,
патрубок для отвода газов и отверстие для термометра. Привод
имеет вид конических шестерен на общем валу; лопасти мешалки
для лучшей циркуляции жидкости и уменьшения сопротивления
перфорированы или прорезаны. На 1 ч. хлопка приходится 60 ч.
нитрующей смеси, т. е. на загрузку 15 кг целлюлозы требуется
900 кг кислотной смеси, что соответствует 25 кг пироксилина.
1 Ср. SchiesswoIIherstellung in Kesseln, Nitrocellulose, 1930, 26 и 122.
Пироксилин (нитроклетчатка)
Рнс. 86. Нитратор современной кон-
струкции из кислотоупорной стали для
работы по т. и. американскому способу.
Процесс нитрации при 4 нитраторах протекает следующим
образом. В первый нитратор заливается нитрующая смесь
вполне определенного состава и температуры (кислота хранится
в резервуаре, установленном при умеренной температуре над
нитратором). Затем быстро загружается хлопок; как только
в первом нитраторе началась нитрация, подобным же образом
пускается второй, затем третий нитратор. Наконец через 40 мин.
после пуска первого нитратора пускается четвертый нитратор;
за эти 40 мин. содержимое первого нитратора успевает уже про-
иитроваться и может быть вы-
гружено в центрофугу для от-
жима отработанной кислоты.
Центрофуга для от-
жима отработанной
кислоты, которую обслу-
живает другой рабочий, в ко-
роткий промежуток времени
отжимает отработанную кис-
лоту. Центрофуга снабжена
нижним спуском, через кото-
рый большая часть отжатого
пироксилина поступает в
спускной жолоб, присо-
единенный непосредственно к
нижней части центрофуги и
снабженный трубой для под-
вода промывной воды. По-
средством этого жолоба про-
мытый продукт непосред-
ственно из чанов горячей про-
мывки поступает в голлан-
деры и на стабилизацию.
Нитрация в нитраторах по
сравнению с нитрацией в цен-
трофугах имеет различные
преимущества:
1. Благодаря интенсивному перемешиванию содержимого ни-
траторов хлопок нитруется лучше и самое главное — равномер-
нее, чем в центрофуге.
2. Опасность воспламенения меньше, так как хлопок, находя-
щийся в нитраторе в постоянном движении, не застаивается на
поверхности кислоты; одновременно уменьшается также обра-
зование окислов азота.
3. Благодаря механизации работы аппаратуры отпадает вы-
грузка кислой нитроцеллюлозы, и рабочий не должен .носить во
время тяжелой работы защитную маску, как при нитрации
в центрофугах.
4. Расход энергии при равной производительности — меньше,
III. Производство пироксилина
203
особенно по сравнению с центрофугой с гидравлическим при-
водом.
Однако наряду с преимуществами по сравнению с нитрацией
в центрофугах имеются также и некоторые недостатки:
наблюдение за ходом процесса менее удобно, так как аппара-
тура, употребляемая при этом способе, обычно расположена
в два этажа; кроме того, как только центрофута для отжима
отработанной кислоты
вследствие порчи вы-
ходит из строя, все че-
тыре связанные с нею
нитратора вынуждены
простаивать.
Но преимущества
способа работы в ни-
траторах перекрывают
его недостатки, по-
чему его и стали при-
менять на большинстве
пороховых и целлу-
лоидных заводов на
континенте.
4. Английский способ
вытеснения (способ
братьев Томсон)1
В 1905 г. братья
Томсон ввели на
английском государ-
ственном заводе в Уэл-
тем-Аббей новый спо-
Рис. 87. Цеитрофуга для огжатия кислот
соб, по которому от-
работанная кислота вытеснялась из нитроклетчатки водою, но
при котором смешение кислоты и воды не наступает. Это ново-
введение имеет прежде всего то преимущество, что отпадает
необходимость употребления движущихся машинных частей,
кислота может быть полностью регенерирована, и пироксилин,
полученный по способу вытеснения, гораздо легче стабилизи-
руется, чем полученный в центрофуге.
Ясное представление об английском способе вытеснения дает
рис. 88.
Каждая нз изображенных на рисунке плоских чаш имеет в центре дна
отверстие для подвода кислоты. Кислотная смесь для производства пирокси-
лина состоит из 23/5% азотной кислоты, 66,5% серной кислоты и 10% воды и
Герм. пат. 298479 (1917).
204
Пироксилин {нитроклетчатка)
употребляется в количестве 750 фунтов на одну загрузку. Прежде чем пу-
стить кислоту в чашу, отверстие покрывается четырьмя перфорированными
пластинами, ясно видными на передней чаше (см. рисунок). Затем чаша за-
крывается алюминиевым колпаком, снабженным широкой отводной трубой
для ннтрозных паров. После этого в кислоту при помощи металлических вил
небольшими порциями загружается 25 фунтов хлопка, и наконец на содер-
жимое накладывается второй ряд перфорированных пластин. Таким образом
весь загруженный хлопок полностью покрыт нитрующей смесью и лежит
неподвижно между двумя слоями пластин. В конце операции на кислоту на-
чинают медленно наливать холодную воду с температурой 5° С. Как только
нитрация закончилась, кислоту спускают, а сверху подводят воду. Первая
порция отработанной кислоты освежается олеумом и азотной кислотой, сле-
дующая за ней порция более разбавленной отработанной кислоты идет на
денитрацию. После того как нитроклетчатка в чаше в результате много-
Рис. 88. Мастерская нитрации на пироксилиновом ваводе Ардир,
Nobels Explosives Со, в Стивенсоне, Шотландия, оборудованная керами-
ковым чашами для нитрации по способу вытеснения братьев Томсон.
На заднем плане видны алюминиевые зонты для отвода паров’азотной
кислоты.
кратной промывки почти полностью освободится от кислоты, следует про-
цесс собственно стабилизации. Способ вытеснения бр. Томсон упрощается
соединением четырех таких чаш в батарею с общей кислотной н сточной
проводкой.
Способ вытеснения бр. Томсон распространен главным
образом в Англии, но им пользуются также во Франции и в Аме-
рике. Американские отзывы о нем не всегда благоприятны; основ-
ным неудобством при работе с чашами бр. Томсон является труд-
ность регулирования хода нитрации, а также невозможность
получать однородный продукт определенных свойств, как это
например необходимо для желатинизации динамитов. Поэтому
способ вытеснения применяется главным образом там, где коле-
бание свойств конечного продукта не затрудняет дальнейшей
переработки. Вместе с тем Аллан подчеркивает чрезвычай-
ную простоту обслуживания процесса нитрации в чашах
бр. Томсон, незначительность затруднений, вызываемых ни-
трозными газами, и небольшой износ аппаратуры.
III. Производство пироксилина
205
ТАБЛИЦА 16
Сравнительные данные оиекоторых английских способах
нитрации
Способ
Состав нитрующей
смеси в процентах
Способ Эбля.............
Способ погружения . . .
Нитрация в центрофуге. .
Способ вытеснения . . . .
74,0 18,0 0,6 7,4 0,6
75,0 15,8 1,3 7,9 2
69,3 23,2 — 7,5 11
66,5 -23,5 0,6 10,0 11,4
11,0
28,2
50,0
30,0
12
12
1
2,5
163,7
159
160
170
208
505
792
Получение продуктов более низкой степени нитрации, обла-
дающих полной растворимостью, т. е. различных сортов колло-
дионного хлопка, совершенно аналогично производству пирокси-
лина, с той разницей, что нитрующая смесь менее концентриро-
вана и содержит больше воды (ср. стр. 197).
5. Мешка кислот
Производство пироксилина требует наличия больших запасов
готовой .нитрующей смеси, так как частое составление небольших
порций не обеспечивает постоянства состава конечного продукта.
Поэтому установка должна иметь большое число хранилищ,
в которых, постоянно находится запас кислоты однородного
состава, которой можно пользоваться для большого числа опе-
раций. Смешение и хранение кислот происходит в мастерской
так называемой мешки кислот (рис. 83).
Для составления нитрующей смеси1 взвешивают соответ-
ствующие количества серной, азотной кислот и воды 2 и сливают
их в смеситель; серная кислота вливается в воду, а затем прили-
вается азотная кислота. Содержимое смесителя после прибавле-
ния каждого компонента перемешивается сжатым воздухом,
охлаждается и спускается в монтежю, из которого смесь пере-
давливается в хранилища для нитрующей смеси емкостью до
30 №. Отсюда кислоту расходуют, спуская ее непосредственно
1 Ее г I и Boltenstern, Analyse der Mischsauren fur die Cellulosenit-
raterzeugung, Z. angew. Chem*e 1921, 19—21; Loriette и Jovinet, Men.
d. Poudres, 1926, 174—179.
E Практически кислоты обыкновенно отмеривают, а не взвешивают,
а водою при составлении нитрующих смесей почти никогда не пользуются.
Прим.' ред.
206
Пироксилин (нитроклетчатка)
в центрофугу до определенного уровня на мерном стекле, пере-
качивают центробежным насосом или передавливают сжатым
воздухом по месту назначения.
6. Промывка и стабилизация
Пропитанный кислотой, отжатый в центрофуге пироксилин
способен самовоспламеняться и должен быть, как уже упомина-
лось выше, быстро погружен в большое количество воды. Раньше
отжатый продукт сбрасывали в небольшой резервуар, из которого
он поступал в большой чан с водой. В настоящее время посту-
пают иначе: содержимое центрофуги алюминиевыми вилами пе-
реносится в расположенный рядом промывной аппарат (так на-
зываемый гидравлический транспортер), посредством которого
он вполне безопасно транспортируется в здание промывки. Про-
мывной аппарат для нитроклетчатки (рис. 85) представляет ши-
рокую керамиковую или алюминиевую трубу, которая может
быть соединена с центрофугой при помощи жолоба из легкого
металла. У входа в промывной аппарат вода со скоростью
400 л/мин увлекает нитроклетчатку через сифон по наклонному
проточному керамиковому трубопроводу в резервуар для пред-
варительной промывки, где продукт промывается холодной во-
дой до тех пор, пока кислота не будет удалена. Этот резервуар
для предварительной промывки представляет собой бетонный
или деревянный чан емкостью 5—7,5 м3, в первом случае обычно
выложен глазированными плитками и снабжен дырчатым змее-
виком, расположенным на дне аппарата и служащим для под-
вода сжатого воздуха. Большое количество сточных кислых вод
должно быть каким-либо образом обезврежено.
После предварительной промывки продукт поступает для
промывки в деревянный или керамиковый чан высотой 1,5—2
и емкостью 3—5 №, рассчитанный для одновременной промывки
50—100 кг пироксилина. Впуском пара вода доводится до кипе-
ния и в течение дня несколько раз меняется. Раньше в Англии
кипячение производилось 5—7 суток, 10—14 раз по 12 час. за
один раз.
В отличие от прежнего способа Э б л я, согласно которому
для .скорейшей нейтрализации остатка кислоты пироксилин ки-
пятили со слабощелочным раствором, в настоящее время кипя-
чение производят в слабокислой среде, т. е. кипятят
с чистой водой, которая от кислоты, содержащейся в нитроклет-
чатке, приобретает кислую реакцию. При кипячении в присут-
ствии небольших количеств кислоты продукты деструкции
растворяются в воде, благодаря чему процесс стабилизации
очень упрощается и ускоряется. Непосредственная обработка
пироксилина известковой водой хотя и позволяет быстрее
достигнуть конечной стадии, но стабильность такой нитроклет-
III. Производство пироксилина
207
чатки меньше, чем нитроклетчатки, подвергнутой кипячению
в кислой среде.
Эбль в свое время не обратил внимания на то, что добавка
щелочи при горячей промывке гидролизует и деструктирует
молекулу нитроклетчатки, благодаря чему стабильность конеч-
ного продукта уменьшается, так как остающиеся в нем продукты
распада служат катализаторами процессов разложения пирокси-
лина. Конечно кислая промывка, если ее продолжать слишком
долго, может также привести к разложению; так, при долгом
кипячении содержание азота в пироксилине уменьшается и рас-
творимость увеличивается. Таким образом экономически столь
важный вопрос, как наиболее рационально удалить отработанную
кислоту, не может счи-
таться разрешенным.
Представление о воз-
можности полного удале-
ния отработанной кислоты
из пироксилина путем пред-
варительной холодной и
длящейся несколько дней
горячей промывки является
глубоким заблуждением.
Волокна пироксилина проч-
но удерживают определен-
ное количество кислоты,
от которого удается осво-
бодиться лишь при из-
мельчении (обращение в
мезгу) и последующей ста-
Рис. 69. Голландер для измельчения.
билизации. Процесс собственно стабилизации распа-
дается на три операции, а именно:
1) измельчение в голландерах,
2) промывка в лаверах,
3) короткая окончательная обработка в контрольном кипя-
тильнике Г
Голландер обычно состоит из ванны длиной 4 м шириной 2 м
и высотой 60 ст, емкостью 4500 л. При конструировании аппа-
ратуры для обработки пироксилина употребляется главным обра-
зом чугун; для коллодионного хлопка во избежание окрашивания
или загрязнения железными солями — керамика. Голландер на-
полняется водой, затем загружается около 200 кг пироксилина, и
барабан с ножами приводится во вращение. Стальные ножи
установлены параллельно. Масса, которой от вращения барабана
1 О голландерах высокой производительности, рассчитанных на загрузки
.э00 кг волокна, см. Der Papierfabrikant № 3, 1930. Аппаратура для произ-
водства нитроцеллюлозы детально описана в книге Eckelt u. Gassner,
Prolektierungen и. Apparaturen fiir die Chem. Ind., Лейпциг 1926.
'2.08
Пироксилин (нитроклетчатка)
сообщается поступательное движение, попадает в промежуток
между ножами, установленными в дне голландера, и растирается,
размалывается и постепенно превращается в мезгу. Благодаря
вращению барабана измельченный продукт передвигается вдоль
стенок и в то же время проталкивается между движущимися и
неподвижными ножами. Мезга обрабатывается до тех пор, пока
нитроклетчатка не превратится в тонкий рыхлый порошок, что
в зависимости от величины загрузки и требуемой степени измель-
чения длится от 10 до 40, а в среднем 20 час. Измельчение в гол-
ландерах значительно уменьшает время стабилизации. Так
Г у й о н отмечает, что неизмельченная нитроклетчатка
с 13,15—13,27% N для стабилизации кипятилась и течение 260—
333 час. и затем подвергалась холодной щелочной промывке
СаСОз, в то время как для измельченной нитроклетчатки оказа-
лосщдостаточно 120—190 час. кипячения, включая сюда 20 час.
на измельчение и 2 часа на кипячение со слабой известковой
водой.
Тот же автор заметил, что измельчение в голландерах вполне
стабилизированной нитроклетчатки приводит к увеличению
скорости разложения, между тем как стойкость не вполне стаби-
лизированной .нитроцеллюлозы повышается, очевидно, благо-
даря удалению в процессе измельчения некоторых примесей.
Из голландеров мезга поступает в чугунные промывные ла-
веры аналогичных размеров, снабженные барабаном без ножей.
Здесь продукт промывается до нейтральной реакции постоянным
притоком воды, спускаемой через дырчатый барабан, на который
натянута фильтрующая ткань. Имеются голландеры, в которых
объединены обе системы, т. е. водоотливной барабан помещен
в суживающейся части ванны. После промывки мезга проходит
через сито, задерживающее крупные частицы и комки, и посред-
ством насоса передается в контрольные кипятильники, где обра-
батывается горячей водой до тех пор, пока будут удалены ма-
лейшие следы кислоты и нестойких продуктов разложения.
Контрольные кипятильники или стабилизаторы представляют
собой большие железные сосуды цилиндрической формы с ме-
шалкой .пропеллерного типа, служащей для перемешивания ни-
троцеллюлозной массы; лучше всего производить перемешивание
посредством лопастных колес, расположенных на манер колеса
центробежного насоса у самого дна. Емкость такого аппарата
от 6 до 30 л;3, и он может быть также использован для смешения
частных партий, полученных при разных операциях. Воду сли-
вают декантацией, благодаря чему потерь не происходит. Обычно
кипячение длится 3 часа, и вода сменяется до тех пор, пока не
будет достигнуто так называемое предельное состояние Билля,
т. е. до тех пор, пока при продолжительном нагревании пробы
при .высокой температуре в равные промежутки вре-
мени будет выделяться равное количество окис-
ло в азота. (Не достигнувшая предельного состояния, не
HI. Производство пироксилина 209
вполне стабильная нитроклетчатка разлагается вначале быстрее
и лишь спустя больший или меньший промежуток времени —
с равномерной скоростью.)
Согласно исследованию Г у й о и а стабилизацию нитроклетчатки целе-
сообразно вести, ие меняя кислой воды при кипячении. За этим
следует обработка в голландерах и наконец окончательная промывка в со-
держащей известь воде; во время всей этой операции реакция среды
должна быть щелочной. Например для полной стабилизации пироксилина
вполне достаточно кипячения в течение 144 час., 20-часового измельчения
и наконец 2-часового кипячения в лаверах с аодой, содержащей 1% CaCOs.
Кипячение коллодионного хлопка длится всего 24 часа.
При кипячении под давлением можно было бы сильно сократить про-
должительность операции; так, при 130° она выполняется в 20 раз скорей,
чем при 100°. Однако обработка в автоклавах под давлением а том виде,
как оиа практиковалась до сих пор, небезопасна.
После испытания на полноту отмывки кислот нитроклетчатка
отжимается наконец на центрофуге; после 20-минутного отжима
содержание воды составляет 27—30%. Для дальнейшего употре-
бления нитроклетчатка сушится или же хранится во влажном
состоянии.
Влажная нитроцеллюлоза обладает удивительной способ-
ностью к- заражению бактериями, которые изменяют
ее состав. Так например влажный спрессованный пироксилин
вскоре начинает плесневеть с поверхности, если его не
предохранить от заражения слоем парафина или каким-нибудь
средством, например фенолом или сулемой. Бактерии постепенно
понижают в нитроклетчатке содержание азота; поэтому влаж-
ную нитроклетчатку стремятся сразу высушить.
7. Обезвоживание нитроклетчатки
Сушка1. Сухая нитроклетчатка благодаря своей способно-
сти воспламеняться и чувствительности к механическому воздей-
ствию является чрезвычайно опасным веществом, и поэтому обра-
щаться. с ним следует осторожно. Операция сушки нитроклет-
чатки производится в особых окруженных защитными валами
зданиях, площадью, не превышающей 6 X 6 м.
Перед сушкой сырой продукт протирается сквозь латунную
сетку и затем рассыпается равномерно слоем ца лотках, кото-
рые состоят из прямоугольных деревянных рам (1 X 0,6 л) с на-
тянутым на них полотном и расположенных одна над другой
в деревянных стойках. Сушка производится воздухом, нагре-
ваемым с помощью секций парового отопления, которые распо-
ложены вне сушильного помещения в закрытом ящике. Между
сушильным помещением и ящиком, в котором заключены секции
парового отопления, находится электрический вентилятор, ко-
1 Обезвоживание нитроклетчатки путем сушки по описываемому ниже
методу является чрезвычайно опасной операцией и на современных пирокси-
линовых заводах не применяется. Прим. ред.
14 Зак. 3171. — ШтетСахер.
210
Пироксилин (нитроклетчатка)
торый просасывает через ящик воздух и нагнетает в сушильное
помещение уже нагретый воздух. Подача пара и воздуха регу-
лируется так, чтобы установить в сушильном помещении темпе-
ратуру 35—40°. Для контроля температуры служит максималь-
ный или сигнальный термометр. Насыщенный водяными парами
воздух выходит через отдушину в верхней части сушильного по-
мещения; сушка длится в зависимости от установки 2—3 дня.
Нагретая сухая нитроклетчатка сильно электризуется,
и так как сушильные лотки и деревянные стойки являются изо-
ляторами и электрический заряд легко может дать искру, то,
чтобы предотвратить такую возможность, скопляющееся эле-
ктричество необходимо отводить. Для этой цели всю сушильную
систему заземляют, т. е. каждый лоток соединяют с землей.
Особого внимания требует пироксилиновая пыль, которая, соби-
раясь в сушильных шкафах и находясь там в течение долгого
времени, разлагается и взрывает. Поэтому установка должна
быть сконструирована так, чтобы пыль можно было легко соби-
рать влажной суконкой и удалять без остатка. Сушка в ва-
к у у м-ш к а ф а х, несмотря на то, что она идет значительно
скорей, из-за опасности взрыва применяется только в редких
случаях.
Высушенная до содержания 0,1% влаги нитроклетчатка поме-
щается в герметические сосуды, взвешивается и отправляется
по назначению.
Обезвоживание спиртом. Л1енее опасным и более
быстрым способом удаления воды йз нитроклетчатки является
спиртовый способ, состоящий в том, что содержащаяся
в нитроклетчатке влага вытесняется постепенной обработкой
спиртом в особых центрофугах или же с помощью сжатого воз-
духа в бронзовых или медных цилиндрах. В центрофуге обраба-
тывается одновременно до 90 кг влажного продукта; отжим про-
должают до тех пор, пока содержание спирта понизится до 30%.
Вода вытесняется спиртом быстро — в течение 2—3 час. Детали
и преимущества этого метода описаны в производстве бездым-
ного пороха. Содержащая спирт нитроклетчатка хранится в гер-
метических металлических сосудах и может быть непосредственно
употреблена для желатинизации, что составляет особое преиму-
щество метода вытеснения воды спиртом.
8. Исследование нитроклетчатки
Ни одно взрывчатое вещество не требует столь постоянного
наблюдения за своей химической стойкостью и столь деталь-
ного контроля в специальной аппаратуре, как пироксилин. Соот-
ветственно этому полное исследование пироксилина сопряжено
с большой затратой труда и значительного количества времени
и является довольно дорогим испытанием.
III. Производство пироксилина
211
Ниже будут сопоставлены методы испытания, имеющие прак-
тическое значение, и будут изложены принципы менее употреби-
тельных, но имеющих научное значение методов.
При анализе пироксилина и коллодионного хлопка опреде-
ляется их растворимость в спирто-эфирной смеси и содержание
азота, а также некоторых примесей; примесями являются зола,
содержащаяся в исходном сырье, и непронитрованная целлюлоза
в конечном продукте, а также специально вводимые добавки,
служащие для увеличения химической стойкости, как например
сулема, отмученный мел и дифениламин.
Пронитрованная целлюлоза обладает той же структурой, что
и исходный материал, так что под микроскопом ясно видно,
получена ли нитроклетчатка при нитрации хлопка или же дре-
весины. Непронитрованную целлюлозу легко обнаружить иссле-
дованием в поляризационном микроскопе по светложелтому,
вплоть до красного, яркому оттенку, в то время как продукты
высших степеней нитрации целлюлозы можно узнать по слабо-
синему оттенку. Кроме того Д е м а р у1 удалось тем же путем
установить различие между растворимыми и нерастворимыми
волокнами пироксилина.
Исследование пироксилина начинается с отбора и правильного
составления средней пробы различных образцов. Иссле-
дование проводится в следующем порядке.
Длина волокон измеряется с помощью снабженного измеритель-
ным аппаратом микроскопа с 30-кратным увеличением; она ие должна пре-
вышать 1 мм.
Влажность определяется сушкой точной навески до постоянного
веса. Обычно сушат 24 часа при 50°, затем 24 часа при комнатной темпе-
ратуре в вакуум-эксикаторе над серной кислотой; в связи с возможностью
незначительного разложения рекомендуется сушку при 50° производить
только несколько часов, а остаток воды удалять сушкой над свежепрока-
ленной СаО.
Зольность определяется в платиновом тнгле смачиванием взвешен-
ной пробы (2 г) чистой концентрированной азотной кислотой или пергидро-
лем с прибавлением аммиака, выпариванием досуха и прокаливанием. Со-
держание золы допускается до 1% (0,5%).
Углекислый кальций (отмученный мел). 5 г нитроклетчатки ки-
пятят с 20 см3 0,2 N НС1 и 100 см3 воды в течение % часа и по охлаждении
избыток соляной кислоты оттитравывается 0,2 N NaOH в присутствии
фенолфталеина.
Сулема и ртуть. Проба выполняется в пробирках шириной 16 мм
и длиной 25 мм с 2 г влажного пироксилина (содержание влаги 25—30%)
при нагревании на водяной баие до 80°; испытание повторяется 3—4 раза.
Пробирка неплотно прикрыта пробкой, через которую проходит короткая
стеклянная палочка. Эта стеклянная палочка на расстоянии 5 мм от пробки
покрыта полоской листового золота 12 мм шириной. После по крайней
мере 4-часового нагревания в присутствии ртути образуются серовато-
белые пятна амальгамы.
Непронитрованная целлюлоза может содержаться в количе-
стве не более 2%. Один грамм нитроклетчатки кипятят точно 10 мин;
с 25 см3 20%-ного раствора сульфида натрия, и раствор отсасывают через
1 Mem. d. Poudres 1928, т. XXIII, стр. 4.
212
Пироксилин (нитроклетчатка)
тигель Гуча. Нерастворимый остаток промывается водой, нагретой до 80°,
сушится и взвешивается (асбест для фильтрации следует предварительно
прокипятить с раствором сернистого натрия, затем с водой и наконец с со-
ляной кислотой).
Растворимость. Определение растворимости производится в спир-
то-эфирной смеси. Лучше всего 'Пользоваться смесью из 4 ч. абсолютного
эфира и 3 ч. абсолютного спирта. 2 г тонкопросеянного и хорошо высу-
шенного пироксилина обрабатываются в мерном цилиндре на 500 см3,
снабженном пришлифованной пробкой, 215 см3 спирта (0,816 при 15°) и
285 см3 эфира (0,720). Содержимое встряхивается время от времени а те-
чение 5 час. и затем отстаивается по крайней мере в течение 15 час.
К 250 см3 отстоявшегося светлого раствора прибавляют 10 см3 воды и осто-
рожно выпаривают досуха. Остаток сушится в течение Vi часа при 80° и
взвешивается.
Определение содержания азота производится или в нитро-
метре Л у н г е, нли с помощью специального газоволюметра. По
первому менее сложному методу разлагается в среднем 0,3—0,4 г нитро-
клетчатки и получается 60—90 см3 окиси азота; точность определения
в среднем 0,06%'.
Наряду с этим методом применяется определение азота по методу Ш л ё-
зинга в различных видоизменениях, связанных преимущественно с усо-
вершенствованиями аппаратуры (Шульце-Тиман). Этот метод, основаннып
на восстановлении азотной кислоты с помощью хлористого железа н соля-
ной кислоты, дает в большинстве случаев содержание азота ниже действи-
тельного на 0,2%. Особенно точным (0,03%) является согласно собствен-
ному опыту автора определение азота ib виде аммиака по способу Д е-
варда. В этом случае нитратный азот пироксилина с помощью едкого
натра и 30"()-него пергидроля переводится в селитру.
Химическая стойкость еще со времени Ленк л
являлась предметом серьезных исследований, приведших впо-
следствии к так называемым пробам на стойкость, назначение
которых количественно и качественно проследить кинетику про-
цесса разложения при повышенной температуре.
Старейшей качественной пробой на стойкость является проба
Эбля. В пробирку с пироксилином помещается влажная иод-
крахмальная бумажка, и содержимое нагревается на водяной
бане до тех пор, пока начнет отщепляться азотйстая кислота и
бумажка от выделившегося иода окрасится в синий цвет. По
английскому способу для пробы берут 1,3 г (25 гран) сухого ве-
щества и пробирки длиной 135—140 мм и такой ширины, что
20—22 он3 воды наполняют их по высоте на 127 мм. Пробирки
наполовину погружаются в подогретую до 76,7" (170 F) водя-
ную баню, после чего на платиновую проволочку, проходящую
через пробку, подвешивается иодкрахмальная бумажка шири-
ною 10 мм и длиною 20 мм, до половины смоченная 40—50% -ным
раствором глицерина. Испытание заканчивается, когда светло-
коричневая линия, появляющаяся через некоторое время на гра-
нице между сухой и влажной частью бумажки, совпадает с ко-
ричневым цветом стандартной бумажки. Окраска не должна
появиться раньше, чем через 10 мин. после погружения бумажки
в пробирку.
Иодкрахмальная бумажка приготовляется следую-
щим образом: чистую сухую полоску фильтровальной бумаги
III. Производство пироксилина
213
погружают на 10 сек. сначала в растовор 3 г крахмала в 250 см8
воды и затем в раствор 1 г йодистого калия в том же количестве
воды. Иодкрахмальная бумага, разрезанная на полоски желае-
мой величины, помещается в чистый свеженаполненный экси-
катор и хранится в темноте. Пользоваться иодкрахмальной бу-
мажкой следует лишь по истечении месяца со времени приго-
товления. Шестимесячное хранение в эксикаторе обеспечивает
большую пригодность к употреблению, однако иодкрахмалыные
бумажки следует время от времени проверять разбавленной
уксусной кислотой (коричневое окрашивание).
В Германии вместо пробы Эбля употребляется более чув-
ствительная проба с иодцинккрахмальной бумажкой.
1 г нитроклетчатки (влажность не более 0,5%) помещается в пробирку
длиной 125 мм и диаметром 16 мм, и при осторожном встряхивании высота
слоя, образуемого навеской, доводится до 30—40 мм. Сосуд закрывается
пробкой, в которую вставлена стеклянная палочка, заканчивающаяся крюч-
ком из платиновой проволоки с подвешенной на ней иодцинккрахмальной
бумажкой, шириной 12 мм и длиной 25 мм, так что нижний край бумажки
находится на расстоянии 20 мм от пироксилина; нижняя половина бумажки
пропитана 10%-ным раствором глицерина. Пробирка погружается на 90 мм
в водяную баню, нагретую до 80°, и наблюдается время, в течение кото-
рого на линии раздела выступает отчетливая синяя или фиолетовая полоска.
Такая окраска должна появляться не раньше, чем через 10 мин.
Иодцинккрахмальная бумажка приготовляется следующим образом.
4 г пшеничного крахмала растворяются в небольшом количестве воды, и
затем при перемешивании постепенно добавляются к кипящему раствору
20 г чистого хлористого цинка в 100 см3 воды. Восполняя испаряющуюся
воду, продолжают нагревание до тех пор, пока крахмал не растворится и
жидкость станет совершенно прозрачной, на что требуется около 2 час
Затем раствор разбавляется водой, к нему добавляется 2 г свежепригото-
вленного йодистого цннка, доливается водой до литра, фильтруется и
помещается в темное место. Иодцинккрахмальный раствор, разведенный
10-кратньш объемом дестиллированной воды, не дает с разбавленной сер-
ной кислотой (1 :3) синей окраски. В такой раствор погружают на 1 мин.
шведскую фильтровальную бумагу, и высушенные полоски хранят в тем-
ноте в стеклянном сосуде.
Эти пробы, особенно проба, принятая в Германии, которая
уже в присутствии 0,0001 мг азотистой кислоты дает заметную
полосу, чрезвычайно чувствительны, и поэтому на них влияют
различные примеси, содержащиеся в пироксилине (ртуть, спирт,
эфир, ацетон, дифениламин). Предложенный Гутманом
раствор дифениламина, смешанный с глицерином, и м-фенилен-
диаминхлоргидрат, предложенный Спике, также могут слу-
жить индикаторами.
Однако подобного рода испытания связаны с различными
ТРУДНОСТЯМИ.
К этим пробам на стойкость примыкает способ более силь-
ного нагревания: до 110е (проба Вье л я) и до 132° (прежняя
немецкая проба при 135 ). В этих пробах отмечается время по-
краснения лакмусовой бумажки, затем время выделения бурых
паров окислов азота и наконец время взрыва.
214
Пироксилин (нитроклетчатка)
Эти качественные пробы на стойкость, являющиеся или че-
ресчур чувствительными, или не дающими возможности четко
установить характерный момент разложения, Билль в 1900 г.
впервые заменил количественным методом, который по-
зволяет графически отобразить течение процесса разложения
нитроклетчатки. 2,5 г высушенного при 40° пироксилина нагре-
ваются до 135°, и летучие азотсодержащие продукты разложения
увлекаются током углекислоты и пропускаются над раскален-
ной медью. Нагревание длится 4 часа и каждые % часа произ-
водится измерение объема элементарного азота, полученного при
восстановлении продуктов разложения.
По принципу Билля в свое время были сконструированы
очень сложные аппараты, так что способ не нашел себе практи-
ческого применения. Между тем основанный на том же принципе
метод отщепления окислов азота Бергмана и
Юнка (1904 г.) сохранился до сих пор и является в Германии
наиболее употребительным способом испытания при приемке.
Подобно старой пробе при 132э в этом способе отщепляющиеся
в определенный промежуток времени газообразн'йе продукты
разложения количественно исследуются на содержание окислов
азота. | ; V
Аппарат (рис. 90) состоит из закрытого медного ящика, шириною 30 см
н высотою 25 см, герметически закрывающегося отаинчивающейся крышкой.
В него наливается амиловый спирт (темп. кип. 132°) или, лучше, смесь
глицерина с водой, которые служат греющей жидкостью. Крышка остается
завинченной, и к ней хорошо припаиваются 10 толстостенных латунных
трубок с длиной 20 см, в которые вставляются испытательные трубки, и
кроме того футляр для термометра d и наконец металлический шарообраз-
ный холодильник е для конденсации паров греющей жидкости. Аппарат
с помощью безопасной горелки Б нагревается до постоянной темпера-
туры 132°. Испытательные трубки f изготовлены из толстостенного стекла
длиной 35 см с наружным диаметром 20 мм и внутренним 15—16 мм и
снабжены отметкой для объема в 50 см3. Пришлифованная к испытательной
трубке иасадка состоит из стеклянного стакана д, в который помещена
стеклянная трубка 7г. На трубку 7г надета вторая запаянная сверху трубка »,
имеющая посредине шарообразное расширение. Стакан д при испытании,
т. е. при помещении стеклянной трубки в нагретый аппарат, наполовину
наполняется водой. Вместо такой похожей на стакан иасадки в настоящее
время употребляется U-образная насадка, в которой окислы азота погло-
щаются лучше.
2 г тщательно высушенной нитроклетчатки нагреваются (как правило)
в течение 2 час. до 132° в толстостенной стеклянной трубке с U-образной
насадкой и водяным затвором. Затем поступившую внутрь трубки вслед-
ствие охлаждения воду доливают до 50 см3 н фильтруют; 25 см3 этого
раствора для окисления азотистой кислоты обрабатывают 1 см3 0,5 W рас-
твора перманганата калия и все находящиеся в растворе в виде азотной кис-
лоты окислы азота отщепляют по способу Шульц е-Т и м а н а и опре-
деляют в виде газа. Хороший пироксилин при 2-часовом нагревании не дол-
жен отщеплять больше чем 2,5, а хороший коллодионный хлопок — максимум
2 см3 окислов азота в пересчете на 1 г. При испытании бездымного
пороха нагревают в течение 5 час. до 132° 5 г пороха параллельно
с нормальным образцом. Хорошо желатинированный порох с стабилизатором
дает при этом 5—8 см3 окиси азота; наивысший допустимый предел
12 см3 NO. Для полной абсорбции таких количеств окислов азота насадка
III. Производство пироксилина
215
с 25—30 см3 воды уже недостаточна и согласно Беккеру и Гуно1 заме-
няется большей насадкой с 75 см3 едкого натра.
В Италии и во Франции распространен манометриче-
ский метод Обермюллера, измененный Т а л и а н и.
2 г исследуемого образца нагреваются в вакууме до 135°; кри-
Рис. 90. Аппарат Бергман а-Ю н к а для коли-
чественной пробы на стойкость.
терием стойкости служит время, потребное для появления да-
вления в 300 мм или по Гужону2 — до 100 мм. Хороший пи-
роксилин дает по Обермюллеру за первые часа давле-
ние, не превышающее 20 мм, коллодионный хлопок — около
1 Z. f. Schiessl- u. Sprw. 1932, 79.
2 Усовершенствованный метод испытания Т а л и а н и, Z. f. Schiess- u.
Sprw., 1931, 217, 261, 289, 330, 362, 400 (основная работа).
216 Пироксилин (нитроклетчатка)
15 мм. Метод исследования Т а л и а н и очень подходит для
контроля производственного процесса стаби-
лизации. Присутствие углекислого кальция не влияет на ре-
зультаты; чувствительность этого метода обеспечивает возмож-
ность целесообразной стабилизации различного рода нитроклет-
чатки.
Далее следует упомянуть о пробах на определение потерь
в весе при температурах 115—140°, а также о введенной
Ганзеном и недавно разработанной М е ц о м пробе на
стойкость путем измерения концентрации водородных
ионов; согласно этой пробе 8 образчиков по 2,5 г нитроклет-
чатки нагреваются в течение 8 час. до 110°, и через каждый час
одна из проб встряхивается с водой и в ней электрометрически
определяется значение pH.
Одной из проб на стойкость является проба на стойкость
при хранении, разработанная Ленце и Плеусом:
по этому методу стойкость определяется при температуре 75° С.
Этот способ, проводимый в условиях очень близких к естест-
венным, требует для своего осуществления очень продолжитель-
ного времени и вследствие этого непригоден для контроля про-
изводства, но является наилучшим критерием при контроле го-
тового продукта. Ленце правильно отметил то обстоятель-
ство, что ни один из многочисленных методов испытания стой-
кости нельзя считать полноценным, ибо искусственно вызванное
и ограниченное небольшим промежутком времени разложение
лишь с оговоркой может быть сопоставлено с реакциями, про-
текающими годами.
9. Прессованный пироксилин
Прежде прессованный пироксилин находил себе широкое
применение для военных целей, для снаряжения мин и торпед,
в качестве разрывных зарядов в снарядах и кроме того для под-
рывных целей в гражданской промышленности. Однако в на-
стоящее время пироксилин, когда-то не имевший соперников
в области своего применения, вытесняется ароматическими ни-
тросоединениями. Чистая нитроклетчатка как бризантное взрыв-
чатое вещество навсегда отошла в прошлое.
Благодаря своей чувствительности и связанной с нею опасности взрыва
пироксилин прессуется только во влажном состоянии. В связи с этим
возникают следующие трудности: во-первых, нельзя изготовлять шашки
больших размеров (больше 1 кг) и, во-вторых, зарядам неправильной
формы (например конической части заряда для мин и торпед) не удается
придать равномерную плотность. Поэтому такие разрывные заряды при-
ходится прессовать из маленьких шашек и придавать им правильную форму
обточкой и обстругиванием. В материале с эластичным волокном давление
не распространяется на большую глубину, и поэтому шашка спрессован-
ного пироксилина обладает тем более неравномерной плотностью и твер-
достью, чем она больше. После выталкивания из матрицы наблюдается
расширение, достигающее в продольном направлении 1 см.
IV. Свойства нитроклетчатки
217
При даь.чснии 500—1000 ar удельный вес равен 1,1—1,3; прессование
длится 1—2 мин. После сушки удельный вес такой шашки оказывается
равным 1,1—1,15. Исключительно большой удельный вес получил Фойт т1
прессованием сухой нитроклетчатки под давлением в 200 кг/см*: полу-
ченные таким способом шашки были тверды, блестящи, негигроскопичны и
имели удельный вес, равный 1,6, сгорали медленно, но детонировали от
капсюля-детонатора с -колоссальной скоростью.
Высушенные спрессованные шашки хранятся до применения в герме-
тически закрытых сосудах или парафинируются. Часто заливается пара-
фином также и влажный пироксилин, чтобы предохранить его от образо-
вания плесени; лучше однако обработать его антисептическим раствором,
например сулемой или фенолом.
IV. Свойства нитроклетчатки
Неизмельченная длинноволокнистая нитроклетчатка по внеш-
нему виду ничем не отличается от обыкновенного хлопка. За-
жженная нитроклетчатка необыкновенно быстро горит желтым
пламенем, настолько быстро, что при воспламенении небольшого
количества ее над черным порохом последний даже не успевает
загореться. Удельный вес нитроклетчатки больше, чем удельный
вес хлопка, и равен в среднем 1,66, в то время как удельный вес
пронитрованной древесной клетчатки достигает более высокой
цифры — 1,71.
Нитроклетчатка не имеет ни запаха, ни вкуса, совершенно
нерастворима как в холодной, так и в горячей воде, но легко
растворяется в ацетоне, уксусном эфире, нитробензоле и пири-
дине. Особенно характерно отношение ее к спирт о-э ф и р-
н о й смеси, в которой ее растворимость зависит от содер-
жания азота (пироксилин, коллодионный хлопок). Наилучшие
пропорции смеси: 1 объем эфира (0,720) и 1 объем 99,5%-ного
спирта, ^ля более слабого спирта (95%) наилучшие результаты
получаются при смешении 1 объема спирта с 2 объемами эфира.
При низких температурах продукт высшей степени нитрации
целлюлозы также желатинируется и растворяется в спирто-эфир-
ной смеси. Согласно исследованиям Б е р л я считается устано-
вленным, что способность желатинироваться или раство-
римость увеличиваются с увеличением степени деструк-
ции нитроклетчатки. При особой обработке целлюлозы как во
время очистки, так и во время нитрации может быть получен
более деструктированный коллодионный хлопок, который при
равном содержании азота значительно более способен к набуха-
нию. Это явление имеет значение главным образом при желати-
нировании нитроглицерина, так как в этом случае экономические
соображения вынуждают обходиться возможно меньшими коли-
чествами нитроклетчатки. Так например известные гремучие
студни, в которых 5% коллодионного хлопка связывают нитро-
глицерин настолько же прочно, как 7—8% нитроклетчатки, обла-
1 Герм. пат. 249272 (1912).
218
Пироксилин {нитроклетчатка)
дающей большей величиной молекулы. Коллоидная, макромоле-
кулярная структура нитроклетчатки вполне убедительно доказы-
вается тем фактом, что пироксилин, растворенный в ацетоне, пол-
ностью задерживается ультрапористым Cella-фильтром.
Что продукт высшей степени нитрации клетчатки состоит из
менее деструктированных молекул, доказывается измере-
нием вязкости1, которую связывают с различным содер-
жанием азота:
ТАБЛИЦА 17
Зависимость между содержанием азота
и вязкостью растворов нитроклетчатки
Содержание азота (процент) Вязкость 2%-иого ацетонного раствора
Время вытекания в секундах Вязкость ацетона принята равной единице
9,09 447 14
10,41 1800 590
12,48 16 227 460
13,50 322465 9 500
Молекулы клетчатки при нитрации разбавленной нитрующей
смесью деструктируются, что выражается в сильном уменьшении
внутреннего трения (вязкости) 2%-ного ацетонного раствора.
В подобной же связи с величиной молекулы находится и
гигроскопичность нитроклетчатки. По Бидлу погло-
щенное при пребывании во влажном воздухе количество воды
прямо пропорционально количеству не вступивших в реакцию
этерификации гидроксильных групп.
Медленно при действии прямых солнечных лучей и быстрее
при действии ультрафиолетовых лучей содержание азота в пиро-
ксилине постепенно уменьшается. Так же действует продолжи-
тельное нагревание до 40°; в этом случае выделение газа является
признаком начинающегося разложения. С момента образования
окислов азота разложение молекулы нитроклетчатки продол-
жается автокаталитически. Температура вспышки хо-
рошо стабилизированного пироксилина лежит в зависимости от
способа нагревания между 186 и 200°, плохо промытого пиро-
ксилина— между 130 и 150°. Воспламенение большого количе-
ства может привести к взрыву. Скорость детонации
в значительной степени зависит от плотности, а также от содер-
жания влаги, повышающей скорость детонации (табл, на стр. 105).
Технически достижимая наивысшая скорость детонации пирокси-
1 В е г I и. К I а у е, Z. f. Schiess, u. Sprw., 1907, 386.
IV. Свойства нитроклетчатки
219
лина равна около 6900 м/сек. Влажный пироксилин детонирует
при содержании 20 и более процентов воды; правда, энергетиче-
ское действие при этом соответственно уменьшается.
Несмотря на большую «кристаллическую» плотность волокон
пироксилина, прессованием практически можно достигнуть плот-
ности не выше 1,3. Такая незначительная плотность заряжания
является основной причиной того, что столь мощное взрывчатое
вещество, как пироксилин, должно было уступить место при сна-
ряжении торпед и мин или крупнокалиберных снарядов (в послед-
ний раз в России в начале мировой войны) менее мощным, но
более плотным ароматическим нитросоединениям, допускающим
плавление. Другая возможность — превратить пироксилин путем
смешения с нитроглицерином во взрывчатое вещество большой
силы и плотности — оказалась с самого начала безнадежной, ибо
все сильно набухающие смеси, так же как и военный гремучий
студень, через короткое время совершенно теряют способность
к детонации.
Согласно одному предложению автора оказывается возмож-
ным использовать свойства пироксилина, имеющие значение
с точки зрения взрывной техники, в другой области и сделать
его пригодным для военных целей. Так как продукт высшей
степени нитрации клетчатки легко пропитывается нитроглицери-
ном и нитрогликолем и кроме того обладает способностью
прочно удерживать твердый нитропентаэритрит, можно приба-
влять пироксилин в различных пропорциях к пентринитам и без
всякого добавления воды прессовать эту смесь в плотную массу
с большим удельным весом. Целесообразно, кроме пироксилина,
вводить в пентриниты остальные составные части — пентрит,
нитроглицерин с растворенным стабилизатором и желатинирую-
щий коллбдионный хлопок—в таких пропорциях, чтобы смесь
при умеренном давлении прессования обладала достаточной пла-
стичностью.
ГЛАВА СЕДЬМАЯ
НИТРОГЛИЦЕРИН
Нитроглицерин, называемый также «взрывчатым маслом Н о-
б е л я» (Nobels Sprengol), представляет собой не нитросоедине-
ние, как ошибочно можно думать по названию, а подобно нитро-
целлюлозе — сложный эфир азотной кислоты. Пропилентрини-
трат, или, лучше, глицеринтринитрат, получается при
полной этерификации трехатомного алифатического спирта —
глицерина:
Глицерин Азотная кислота Глицерин- тринитрат Вода
СА(ОНЬ 92.06 100 + 3HNOg 3 • 63,02 205,4 = CH./ONCQ, ’ 227,06 - 246,64 -Ь ЗН2О 3-18,016 58,7
Кроме тринитрата во взрывной технике приготовляются и
употребляются ди- и мононитраты глицерина.
Как и во всех случаях получения эфиров азотной кислоты,
нитрация глицерина производится исключительно взятой в из-
бытке азотной кислотой с добавлением значительного коли-
чества концентрированной серной кислоты.
100 вес. ч. глицерина дают при нитровании водной или без-
водной кислотной смесью 210—215 или соответственно 225—
230% нитроглицерина. По теории должно образоваться 246,64%;
однако выходы в производстве до сих пор, даже в наилучших
технических условиях непрерывного процесса, не превосходили
233,5%, что соответствует 94,7%-теоретического.
Производство нитроглицерина является одной из опаснейших
операций в технологии взрывчатых веществ и требует в отно-
шении установки и транспорта величайшей предусмотритель-
ности и особых мер предосторожности. Благодаря значи-
тельному усовершенствованию нитрационного аппарата опас-
ность этого производства в настоящее время значительно умень-
шилась. Вместо употреблявшихся прежде глиняных горшков
в настоящее время пользуются совершенно закрытыми толсто-
стенными свинцовыми сосудами, снабженными наружным и
внутренним двойным и тройным охлаждением, приспособлением
для перемешивания, впускной и отводной трубами, а также не-
I. Глицерин
221
сколькими термометрами и автоматическими предохранитель-
ными устройствами. Подобный аппарат соединяют кроме того
с большими предохранительными чанами, с тем чтобы в случае
внезапного грозящего взрывом разложения все содержимое
могло бы быть быстро опорожнено в сосуд с большим коли-
чеством воды.
Однако, несмотря на все эти чрезвычайно целесообразные
приспособления, нельзя поручиться за безопасность производ-
ства нитроглицерина, если глицерин недостаточно чист.
1. Глицерин
Глицерин — симметричный пропантриол,т. е. трехатомный
спирт, СН2ОН — СНОН — СГЬОН. Он представляет собою гу-
стой бесцветный сироп сладкого вкуса; удельный вес совер-
шенно безводного глицерина равен 1,265 при 15°. В совершенно
чистом состоянии затвердевает при I) в виде ромбических кри-
сталлов, плавящихся при 17'. Глицерин летуч с водяными па-
рами; перегоняется при нормальном давлении (760 мп) почти
без разложения при температуре 290 , в вакууме же при 12 мт—-
при 170 \ Он чрезвычайно гигроскопичен и смешивается с водой
и спиртом во всех отношениях; напротив, в эфире глицерин .не-
растворим. Содержание воды в глицерине отражается на его
удельном весе и, как это видно из нижеследующих цифр по
Г р ю н у, особенно сказывается в понижении температуры ки-
пения:
Глицерин в •' , Плотность { 1 Температура кипе- ния (760 мм)
100 1,2653 290=
99 1,2628 224—225°
98,5 1,2615 207-208=
98 1,2662 —
97 1,2577 178—179=
90 1,240 —
Продажный химически чистый глицерин представляет собою дважды
перегнанный продукт, тогда как для производства нитроглицерина глице-
рин, как правило, перегоняется один раз. К так называемому динамит-
ному глицерину предъявляются определенные повышенные
требования:
1. Удельный вес, определенный пикнометрически, должен быть при
15° не ниже i,262, что соответствует содержанию 98,5% глицерина.
В отдельных странах, как например в Австрии, низшим пределом
является содержание 97% глицерина.
222
Нитроглицерин
2. Общий остаток (органический и неорганический) не должен
превышать 0,20%, а зола 0,05%. Хлор в пересчете на NaCI допускается
в количестве не выше 0,01%.
3. Продукт должен быть по возможности нейтральным и свобод-
ным от восстанавливающих веществ. На 50 см3 образчика,
взболтанного со 100 см3 дестиллированной воды, должно итти в присут-
ствии фенолфталеина максимум 0,3 см3 Л' соляной кислоты или N щелочи.
Смесь одинаковых объемов глицерина и 10%-ного раствора AgNOa не
должна давать в темноте в течение 10 мин. черной мути.
4. Содержание воды в присутствии полиглицеринов (ко-
торые образуются вследствие отщепления воды из двух или более моле-
кул глицерина вследствие местных перегревов при перегонке) не может
быть определено на основании удельного веса. Так как глицерин имеет
удельный вес 1,265, а диглицерин 1,33, то возможна компенсация этой при-
меси за счет воды.
5. Цвет перегнанного глицерина не является .мерилом его хорошего
качества. Напротив того, в некоторых условиях темнокоричневый продукт
может оказаться более пригодным для нитрации, чем светложелтый.
О пригодности динамитного глицерина лучше всего судить по пробной
нитрации, которая в то же время служит для точного определения
выхода. Добывавшийся центральными державами в последние годы ми-
ровой войны путем брожения сахара «ферментол», или «протол-
глицерин», никогда не достигал чистоты обыкновенного «жирового» глице-
рина; кроме того вследствие постоянного содержания триметилен-
глико л я СНвОН — СНг — СНгОН он давал при нитрации несколько
меньшие выходы. Тем не менее производство ферментола в военное время
будет возобновлено.
Глицерин способен легко давать не только эфиры с кисло-
тами, но также и подобные алкоголятам металлические соеди-
нения с основаниями.
Динамитный глицерин окрашен в слабожелтый цвет; он пере-
возится и хранится в железных бочках на 300—350 кг. Находясь
в течение долгого времени на морозе, глицерин превращается
в твердую кристаллическую массу, которая с большим трудом
оттаивает. Поэтому глицерин подобно олеуму и моногидрату
следует хранить в теплом помещении.
1. Получение нитроглицерина в лаборатории. Пробная нитрация
Для быстрого получения небольших количеств нитроглице-
рина в целях переработки его в пентринит или динамит может
быть предложен следующий способ.
200 г чистого глицерина (1,26) при непрерывном перемешивании и на-
блюдении за температурой по каплям или тонкой струей приливается из
капельной воронки емкостью 160 см3 к 1500 г кислотной смеси, состоящей
из 500 г (333 см3) дымящей азотной кислоты и 1000 г (544 см?1) концентри-
рованной серной кислоты. Температура ни в коем случае не должна поды-
маться выше 30°. После окончания приливания первой половины глицерина
реакция протекает более умеренно, и температуру легко поддерживать
ниже 20°. 1%-л колба помещается на мягкой подставке в ванне с проточной
водой, уровень которой достигает половины содержимого колбы. Колба
закрыта просверленной в трех местах корковой или резиновой пробкой и
снабжена капельной воронкой, погруженным в кислоту термометром и изо-
гнутой хлоркальциевой трубкой; хлоркальциевая трубка закрыта с внутрен-
ней стороны ватой и наполнена небольшим количеством гранулированного
I. Глицерин
223
NaOH, 'поглощающего выделяющиеся пары нитроглицерина. Это приспосо-
бление предохраняет восприимчивых лиц от мигрени, вызываемой нитро-
глицерином, появляющейся у некоторых лиц во время нитрации и прохо-
дящей лишь на следующее утро. При температуре охлаждающей воды, рав-
ной 12°, этерификация легко заканчивается при 18—25° уже в течение часа,
а при перемешивании — в течение 15 мин.
После того как нитроглицерин всплывает над отработанной кислотой,
образуя резко отграниченный слой, что обычно происходит в течение
10 мин. (для более полного разделения лучше дать постоять в течение
1/2 часа), в колбу до дна опускают стеклянную трубку, выдувают из ниж-
него кислотного слоя случайно задержавшийся там нитроглицерин, затем
соединяют трубку с ловушкой, присоединенной в свою очередь к водо-
струйному насосу, и медленно и осторожно (наклоняя колбу) высасывают
отработанную кислоту. Нитроглицерин и небольшой остаток кислоты при
энергичном перемешивании стеклянной палочкой с надетой на ..кончик ее
резиновой трубкой вливают в цилиндр, содержащий 1 л холодной воды.
Первая сильно кислая промывная вода почти нацело отсасывается насосом,
а остаток отделяется в делительной воронке. Затем следует встряхивание
с холодной водой с постепенным добавлением концентрированного рас-
твора соды до тех .пор, пока погруженная в жидкость лакмусовая бумажка
не посинеет. Тогда нитроглицерин отделяют от воды и взбалтывают
с 2%-ным раствором соды. При этом следует иметь в виду, что вследствие
выделения углекислого газа давление вначале повышается. Последние следы
кислоты удаляются из нитроглицерина с трудом, лишь после продолжи-
тельного 'взбалтывания с избытком тепловатого раствора соды; бывает,
что, если смесь оставить некоторое время постоять и затем опять взбол-
тать, лакмусовая бумажка, плавающая для контроля в промывной жид-
кости, вновь окрасится в красный цвет. Целесообразно оставить нитро-
глицерин и промывную жидкость постоять ночь, а затем утром еще раз
сильно взболтать и отсосать ставшую щелочной промывную жидкость и
в заключение промыть нитроглицерин один или два раза чистой водой.
Для всей операции промывки следует расходовать не больше 4 л воды.
Окончательно промытый нитроглицерин оставляют в течение часа стоять
в делительной воронке, кран и пробка которой слегка смазаны воском или
вазелином, и затем отфильтровывают через бумажный фильтр с безводным
^сульфатом натрия в сосуд для хранения. Выход нитроглицерина составляет
лучшем случае 430 г, или 269 см3. Лаборатории динамитных заводов
пользуются специальным стеклянным аппаратом для пробной нитрации
(«груша» с перемешиванием при помощи сжатого воздуха), в котором по
установленйбму в заводских условиях рецепту этерифицируется 100 или
50 г глицерина и контролируется выход.
Производство нитроглицерина принадлежит к несложным хи-
мическим процессам; однако для неопытных и нерешительных
людей оно легко может стать опасным. Часто операция бывает
неудачной из-за неполного отделения от кислоты, вследствие
чего спустя несколько недель или месяцев — особенно . летом —
наступает нежелательное разложение, которое приводит к не-
приятным последствиям ввиду необходимости немедленного уда-
ления и уничтожения такого нитроглицерина.
Как указано при рассмотрении нитрогликоля, нитроглицерин
можно получить, пользуясь также азотной кислотой средней
крепости (1,38—1,40) и водным глицерином. Так 191 г глицерина
(1,228, что соответствует 13,5% НгО) с кислотной смесью, состоя-
щей из 1300 см3 концентрированной H2SO4 и 750 см3 62%-ной
HNO3 (1,38), дали 288 г промытого нитроглицерина, т. е.
только 175%.
224
Нитроглицерин
2. Общие соображения о нитрации и выходах нитроглицерина
в прежнее и в настоящее время
За несколько лет до войны систематически стали стремиться
производить давно известный нитроглицерин наиболее эконо-
мичным путем и с наивысшими выходами. Согласно теории
100 ч. безводного глицерина должны давать 246,6 ч. нитрогли-
церина; в производстве же например, пользуясь кислотной
смесью из равных количеств молей серной и азотной кислоты
с 6% НгО (подобно тому как работали в течение многих лет
после Нобеля), можно получить выход, равный лишь 206—
210%. Обстоятельные исследования показали, что выход нитро-
глицерина зависит от равновесия, устанавливающегося между
нитроглицерином, азотной кислотой и водой, и что максималь-
ный выход ни в коем случае нельзя смешивать с максимальной
рентабельностью производства. Экономически выгодные резуль-
таты зависят от столь большого числа факторов, иногда диа-
метрально противоположного характера, что рассчитать или
определить их влияние вряд ли вообще воможно. Выход нитро-
глицерина прежде всего зависит от содержания воды в нитрую-
щей смеси, затем от пропорции, в которых смешаны серная
и азотная кислоты, от температуры нитрации и, что само собой
понятно, в значительной степени —- от качества глицерина. При
одинаковом составе нитрующей смеси на величину выхода
влияют два фактора: 1) неполная этерификация на основании
закона действующих масс, вследствие чего наряду с тринитратом
образуются ди- и мононитрат и, возможно, также сульфат гли-
церина; 2) растворимость нитроглицерина в отработанной кис-
лоте. Для полной этерификации требуется большой избыток
нитрующей смеси, а следовательно количество отработанной
кислоты и потери на растворимость в ней нитроглицерина уве-
личиваются.
Натан и Р и н т у л ь, употребляя безводную нитрующую
смесь, получили в 1908 г. выход, равный 229%. Они связывали
всю воду олеумом и вели процесс по уравнению:
С Н ЮН) I I H2SO4 266,6 ( — 54,1%)________р , ।
ЧМДОН)3 4-1 HNOg 226 6 ( = 45>90/0) - I-
92 + 493,2
H.,SO4 266,6
HNO3 37,5
Н2О( + эфир) 58,7
362,8
нитроглицерин
100 кг
-----» 536 кг
229%, при 15°
226% при 30°
394 кг
По старому способу нитрацию вели смесью концен-
трированной 96%-ной серной кислоты удельного веса 1,84 и ды-
I. Глицерин
225
мящей 93%-ной азотной кислоты:
( H2SO4 442 ( = 60,9%)
CJUOHk+i HNOo 251 ( =34,4%) == CgHB(NO8)8 + отработанная кислота
8 I Н2О 33 ( = 4,7%) (4- растворенный эфир) 601
92+ ~ ”726
100 кг------* 789 кг-------------* 214%-----------♦ 653 кг
В новом, «безводном» способе количество отработанной кис-
лоты, отнесенное к килограмм-молекуле глицерина, уменьшается
с 601 до 363 кг, что при растворимости, равной 3,7 вес. ч. нитро-
глицерина, увеличивает выход на 11%. Содди в 1911 г. под-
твердил эти данные; он получил следующие результаты:
ТАБЛИЦА 18
Зависимость выхода нитроглицерина от содержания воды
в нитрующей смеси
Нитрующая смесь
Глице- рил Количество кислоты Кислоты и вода в % Выход нитро- глицерина в % от глицерина
H2SO4 HNO3 Н2О сумма H2SO HNO3 Н2О
100 448,2 240,9 40,9 830 61,4 33,0 5,6 215
100 418,1 241,5 30,4 790 60,6 35,0 4,4 217
100 373,0 239,4 17,6 730 59,2 38,0 2,8 220
100 344,0 236,0 10,0 690 58,3 40,0 1J 222
100 285,4 230,1 —. 615 55,4 44,6 — 224,6
100 273,5 227,6 — 601 54,6 45,4 — 225,3
100 261,9 & 224,5 — 586 53,8 46,2 — 225,7
Отработанная кислота содержит 4,3—4,4% растворенного
нитроглицерина, •''так что полученный с помощью безводной
нитрующей смеси полный выход равен 229—230%, или 93%
от теории. Го фв и м м ер из 100 г безводного и не содержа-
щего полиглицеринов глицерина и 594 г кислотной смеси состава
54% серной и 46% азотной кислоты получил даже выход, рав-
ный 235%. Последующее отделение проводилось при 8—10е, и
отработанная кислота была вполне осветлена, так что даже при
вымораживании (—5°) нитроглицерин из нее не выделялся.
В новом непрерывном процессе производства
нитроглицерина удалось достигнуть наибольшего вы-
хода в технике: 231—233,5%; нитрация по этому способу произ-
водится также с помощью безводной нитрующей смеси, но
при механическом перемешивании (без потерь) и осо-
бенно благоприятном соотношении реагирующих веществ —гли-
церина и кислотной смеси (50/50) — равном 1 :5. Само собой
разумеется, что указанный выше выход можно получить лишь
15 Зак. 3171. — Штетбахер.
226
Нитроглицерин
при искусственном охлаждении и температуре реакции, не пре-
вышающей 18°.
На практике согласно этому всегда теряется около 10%
нитроглицерина, если исходить из 98%-ного динамитного гли-
церина. Потеря эта является по преимуществу следствием не-
полной этерификации глицерина и значительной растворимости
низших нитратов в отработанной кислоте и кислой промывной
воде. По Г офвиммеру1 постоянно присутствующий моно-
нитроглицерин полностью растворяется в отработанной кислоте,
тогда как динитрат удаляется уже при первой (кислой) про-
мывке. Полноценный с точки зрения взрывной техники д и -
нитроглицерин может быть получен только по способу
Гофвиммера, по которому азотная кислота нейтрализуется
уже при первой промывке небольшим избытком 10%-ного рас-
твора соды, причем образующийся нитрат натрия вытесняет,
высаливает эфир из раствора? Таким путем получается выход,
равный 236—237%. Удельный вес и содержание азота у такого
нитроглицерина, содержащего динитроглицерин, лишь немного
меньше, чем у промытого обычным способом продукта. Однако
интересное с теоретической точки зрения предложение Гоф-
виммера не привилось на практике (повидимому из-за обра-
зования значительных количеств углекислого газа и темпера-
туры, при которой производится нейтрализация, равной 9—10°),
и способ щелочной промывки, несмотря на экономию
30—40% сжатого воздуха и 60—80% воды, окончательно
оставлен.
II. Производство нитроглицерина
Так как производство нитроглицерина связано с известной
опасностью, то каждый рабочий процесс осуществляется в от-
дельном помещении, в небольших мастерских, построенных из
легкого материала и окруженных валами. Ниже кратко описы-
ваются старый периодический способ, а также новый
непрерывный способ нитрации.
Порядок операций для обоих способов примерно одинаков:
1. Дестилляция глицерина и предварительный подогрев по-
следнего в запасном баке (склад глицерина).
2. Составление и хранение нитрующей смеси в резервуарах
склада кислот.
3. Перекачка глицерина и нитрующей смеси из хранилищ
в мастерскую нитрации и смешение обеих жидкостей в нитра-
ционном аппарате.
4. Отделение нитроглицерина от отработанной кислоты в се-
параторе.
1 Beitrage zur Kenntnis der Nitroglycerinerzeugung u. ilber ein neues Ver-
fahren zur Verminderung der Salpetersaure- u. Glycerinverluste, Z. f. Schiess-
u. Sprw. 1919.
Рис. 91. Схема непрерывного яроизводства^нитроглицерина.
228
Нитроглицерин
5. Предварительная промывка кислого нитроглицерина.
6. Нейтральная промывка в чанах промывной мастерской и
последующая обработка содой в стабилизаторе.
7. Фильтрация и слив в гуттаперчевые сосуды.
За этими операциями следует отстаивание отрабо-
танной кислоты, денитрация и затем очистка про-
мывных вод от унесенного ими нитроглицерина в так называе-
мых лабиринтах.
1. Кислотная (нитрующая) смесь
Для составления кислотной смеси, употребляемой для нитра-
ции глицерина, некоторое количество концентрированной серной
кислоты (1,845) и дымящей азотнюй кислоты (1,5) смешивается
сжатым воздухом в предписанных пропорциях в котлах из
кислотоупорного чугуна. Обычно смешивают, как и при про-
изводстве пироксилина, большое количество, передавливают его
с помощью монтежю в запасные баки и оттуда расходуют для
нитрации. Установка соответствует расположению, представлен-
ному на рис. 79 и 83. Резервуары для кислоты емкостью до
50 000 л следует устанавливать на такой высоте, чтобы необхо-
димое для загрузки количество смеси самотеком стекало в нитра-
ционный аппарат, предварительно пройдя весы или через мерник
с мерным стеклом.
Так как в настоящее время на больших производствах упо-
требляются безводные кислотные смеси (состоящие
из моногидратов НЬЮз и H2SO4), что достигается смешением
Дымящей азотной кислоты с 18—20%-ным олеумом, то следует
не только сильно охлаждать смесь, но и позаботиться о конден-
сации испаряющейся азотной кислоты.
2. Нитрация
В отепленном складе глицерина в резервуаре хранится запас
в размере нескольких суточных загрузок. Резервуар предста-
вляет собой большой, выложенный свинцом, совершенно закры-
тый бак, снабженный вверху круглым отверстием, покрытым
тонкой латунной проволочной сеткой. Таким образом открытый
бак с глицерином предохраняется от возможного попадания
таких загрязняющих примесей, как ржавчина и песок. Темпера-
тура здания поддерживается паровым отоплением равной 25°;
глицерин в этих условиях более текуч и легче поддается извле-
чению из хранилища и передаче по назначению. При каждой
загрузке в нитраторы глицерин взвешивается и в переносных
кувшинах или же пневматическим путем- передается в резер-
вуары для глицерина, помещающиеся в мастерской нитрации.
Эти резервуары имеют форму цилиндра с коническим дном, сде-
ланы из свинца, внутри снабжены латунной сеткой и паропровод-
П. Производство нитроглицерина
229
ной трубой для поддержания глицерина в состоянии желаемой
текучести при 25—27°. После того как в резервуары мастерской
нитрации поступит кислотная смесь, может быть начата
нитрация.
Применяющиеся
для этой цели аппа-
раты конструируют-
ся всюду по одному
и тому же прин-
ципу, хотя и отли-
чаются по внешней
форме и характеру
выполнения. В Аме-
рике предпочитают
большие сталь-
ные котлы1 с ме-
ническим перемеши-
ванием; в Европе —
свинцовые ци-
линдры (рис. 92) с
коническим дном и
крышкой толщиной
8—10 мм; высота их
меняется в зависи-
мости от обстоя-
тельств от 1,3 до
2,6 м. Одна загруз-
ка занимает при-
мерно 2/з объема
аппарата. Крышка
снабжена несколь-
кими застекленными
отверстиями для на-
блюдения за про-
цессом в аппарате
и широкой впаян-
ной свинцовой тру-
бой со стеклянной
насадкой для отво-
да нитрозных газов
и избыточного сжа-
того воздуха. Вы-
тяжная труба имеет
Рис. 92.~Нитратор (разрез):
а — основание аппарата; b — рубашка для охлаждающей [воды;
с — деревянный чан; d — свинцовый резервуар; е — крышка
аппарата; / — спускная труба; g — спускной кран; Л—вытяжная
труба; i— стеклянный фонарь; k~керамиковая труба; I—труба
для подвода глицерина; т — термометр; п — подвод сжатого
воздуха для смешения и охлаждения; о—воронка для глицерина;
р — охлаждающий змеевик; г — набивка; S — сток охлаждаю-
щей воды.
своим продолжением керамиковую трубу и
ведет в абсорбционную башню.
На одном швейцарском динамитном заводе нитрацию прово-
дят следующим образом.
Е. М. Simmes, Expl. Eng. 1928, 372.
230
Нитроглицерин
340 кг охлажденной безводной кислотной смеси, состоящей из 46%
азотной кислоты и 54% серной кислоты, передавливается или перекачи-
вается из запасного бака в резервуар для нитрующей смеси и оттуда
быстро спускается в нитрационный аппарат. В то время как в рубашку
аппарата и двойной змеевик впускается охлаждающая вода, а кислота пе-
ремешивается сжатым воздухом, в аппарат вливается тонкой струей 58 кг
глицерина с таким расчетом, чтобы температура ни в коем случае не поды-
малась выше 23°. При постоянном контролировании хода процесса с по-
мощью трех термометров и наблюдении через смотровые стекла в крышке
и стеклянную часть вытяжной трубы, не появились ли бурые пары, ни-
трация заканчивается в течение 18—20 мин. В первую половину дня могут
быть проведены 6 нитраций с общим выходом в 800 кг нитроглицерина;
это соответствует суточной продукции в 4000 кг безопасного динамита.
Одна загрузка дает при этом выход в 132 кг нитроглицерина, т. е. 228%.
К аппарату подведены две перфорированных трубы для впуска
сжатого воздуха, одна из которых доходит до спускной трубы,
а другая — до дна аппарата. Обе трубы снабжены тонкими вы-
ходными отверстиями. Если подача сжатого воздуха почему-
либо прекращается, то открывают баллон с углекислотой, кото-
рый должен быть постоянно присоединен к подводке. Если
выделение тепла при нитрации даст резкий скачок и пары в вы-
тяжной трубе окрасятся в темнобурый цвет, то подачу глице-
рина прекращают и содержимое возможно более энергично
охлаждают углекислотой. Если саморазложение, сопровождаю-
щееся выделением тепла и нитрозных газов, все же пойдет
дальше и будет грозить взрывом, приступают к спуску («зато-
плению») всей загрузки, т. е. спускают ее через широкий спускной
кран в предохранительный бак. На этот случай вне
валов имеются приспособления для открывания спускного крана
и кран для подвода сжатого воздуха в предохранительный бак.
В некоторых странах нитрацию ведут при более высокой
температуре (26—28° и еще выше). Следят лишь за тем, чтобы
она не поднималась выше 30J. При таком способе работы тре-
буются глицерин равномерно хорошего качества и постоянный
контроль за аппаратом, так как разложение при этой темпера-
туре связано с бурным выделением тепла, для которого имею-
щиеся средства охлаждения оказываются недостаточными. Кроме
того при этих температурах имеет место окисление небольших
количеств глицерина, в связи с чем выход уменьшается.
Слив глицерина не везде ведется одинаково; испытывались
различные приспособления для наиболее целесообразного спо-
соба смешения глицерина с кислотой. Однако оказалось, что
общеупотребительный способ, по которому глицерин нагревается
до 25° и с помощью сжатого воздуха впрыскивается в кислоту
через форсунку, является вполне удовлетворительным.
Загрузка глицерина соответствует величине установки. В то
время как раньше за одну загрузку перерабатывали до 100 кг,
в настоящее время, особенно в Америке, загружается 400 и до
600 кг глицерина. Процесс и в этом случае длится не больше
20—30 мин., так что охлаждение должно быть соответственно
II. Производство нитроглицерина
231
усилено (обычно ставят три змеевика). По окончании нитрации
прекращают перемешивание сжатым воздухом и спускают напо-
минающую молоко смесь в сепаратор.
В интересах безопасности производства рекомендуется уда-
лять распылитель или форсунку, с тем чтобы в нитратор не по-
падало ни одной лишней капли глицерина, а перед спуском из
аппарата подвергать в течение 4—5 мин. все содержимое энер-
гичному перемешиванию; кроме того для обеспечения более
быстрого отделения следует охлаждать до 12°. Сепаратор
также представляет собой цилиндрический свинцовый сосуд со
стенками толщиною в 1 см, устанавливаемый над упоминавшимся
выше предохранительным чаном. На вышеупомянутом динамит-
ном заводе установлены сепараторы высотою 1,6 м, снабженные
вверху смотровыми стеклами, термометром и подводом сжатого
воздуха, чтобы иметь возможность немедленно предотвратить
нежелательные реакции. К коническому дну припаяна свинцовая
труба, снабженная керамиковым краном, от. которого отходят
три разветвления: одно — к аппарату для предварительной про-
мывки, другое — к предохранительному баку и третье — к до-
полнительному сепаратору. Перед краном помещена вставленная
в трубу короткая стеклянная труба для определения поверхности
раздела нитроглицерина и отработанной кислоты; кроме того
в средней части передней стенки имеется смотровое стекло дли-
ною 20 см, через которое наблюдают за процессом разделения.
Благодаря различному удельному весу нитроглицерина (1,6)
и отработанной кислоты (1,7) в течение 30—-40 мин. происходит
почти полное разделение. Нитроглицерин собирается над отра-
ботанной кислотой в виде слоя желтоватого масла с резкой по-
верхностью раздела и может быть спущен непосредственно через
боковой кран в аппарат для предварительной промывки или
отделен „от отработанной кислоты с помощью вышеописанного
крана со смотровым стеклом. Чем чище был глицерин, тем ско-
рее наступает разделение и тем лучше выход.
Образование эмульсии нитроглицерина в отработанной кислоте пред-
ставляет собой известного рода опасность, особенно в летнее время, и за
этим следует наблюдать вплоть до момента спуска нитроглицерина. Во
времена Нобеля не делалось никаких попыток сократить время сепа-
рации (которое в то время благодаря присутствию -в глицерине вязких и
хлопьевидных примесей было несомненно очень продолжительным) каким-
либо искусственным путем. Впервые это удалось Науму в 1904 г. путем
добавления парафинового масла. Позднее с большим успехом стали при-
менять фтористый натрий с кизельгуром или кремнефтори-
стоводородный натрий, которых прибавляли в количестве около 30 г на
400 кг за несколько минут до окончания нитрации. В случае фтористых
•солей под влиянием отработанной серной кислоты образуется SiFa, про-
низывающий жидкость огромным количеством мельчайших пузырьков, ко-
торые, подымаясь, ускоряют разделение эмульсии. Сравнительно недавно
в качестве ускорителей процесса разделения были предложены производ-
ные мочевины, как например ацетамид и дициандиамид1
Герм. пат. 534534 (1931).
232
Нитроглицерин
3. Промывка
Прежде чем подвергнуть кислый нитроглицерин собственно
промывке, его освобождают от основной массы удерживаемой
им кислоты (составляющей 10% от всей отсепарированной кис-
лоты), пропуская через аппарат для предварительной промывки.
Последний не так велик, как сепаратор, и имеет наклейное дно,
в которое впаян дырчатый змеевик для сжатого воздуха. В са-
мой нижней части дна находится снабженный краном свинцовый
трубопровод для нитроглицерина, ведущий в здание промывки..
Рис. 93. Здание промывки нитроглицерина.
Аппарат этот наполняется до половины холодной водой (15°), и
содержимое его после впуска нитроглицерина энергично пере-
мешивается. И в этом случае за ходом процесса следят через
смотровое стекло в крышке.
Нитроглицерин вскоре собирается на дне аппарата и оттуда
спускается в снабженные смотровыми стеклами и термометрами
чаны промывной мастерской; здесь нитроглицерин промывается
теплой водой при перемешивании сжатым воздухом. Процесс
промывки длится 5 мин., после чего нитроглицерину дают осесть,
а воду спускают; затем из находящегося вне мастерской про-
мывки котла подают нагретую до 50° воду и снова в течение
5 мин. ведут промывку. Отсюда нитроглицерин поступает
11. Производство нитроглицерина
233:
в стабилизатор, где он промывается 1—1%%-ным раство-
ром соды и по удалении раствора соды — еще раз водой. Про-
мытый нитроглицерин испытывается в лаборатории: если он
окажется вполне нейтральным, то его спускают на фильтр, если
же в нем обнаружено присутствие кислоты, то его еще раз про-
мывают. На 100 кг нитроглицерина требуется 800—900 л воды,,
распределяемых на 5—7 операций промывки. После того как
окончательно убедились (с помощью лакмуса или фенолфта-
леина) в отсутствии следов как кислоты, так и щелочи, нитро-
глицерин фильтруют и в гуттаперчевых кувшинах доставляют
в метательную мастерскую. Безопаснее однако передавать
нитроглицерин по трубам в расположенную в стороне мастер-
скую фильтрации; здесь он из общего сборника с помощью рас-
пределительных кранов поступает на фильтры.
В отношении промывки следует еще раз отметить, что нитро-
глицерин, как и все эфиры азотной кислоты, обладает способ-
ностью чрезвычайно прочно удерживать некоторое количество
свободных нитрационных кислот, благодаря чему последние
следы свободной кислоты с трудом удаляются даже при про-
должительной промывке щелочами. Нитроглицерин, самым тес-
ным образом смешиваемый посредством воздуха с теплым рас-
твором соды, все еще содержит даже после промывки от соды
следы кислот. Если через несколько дней такой кажущийся
нейтральным нитроглицерин испытать на лакмусовую бумажку,
то она сейчас же краснеет. Из этого видно, насколько тщательно
следует испытывать нитроглицерин, чтобы избегнуть дурных
последствий.
4. Фильтрация
Готовый и хорошо промытый нитроглицерин всегда бывает
мутным из-за присутствия воды и различного рода взвешенных
примесей, йоявляющихся отчасти вследствие загрязнения исход-
ных материалов, отчасти из промывной воды, а частично пред-
ставляющих собой продукт коррозии стенок свинцовых сосудов.
Фильтрация нитроглицерина производится через два натянутых
фланелевых полотнища, между которыми находится слой сухой
поваренной соли в 10 см толщины, назначение которого удер-
живать мелкие взвешенные частицы и большую часть влаги.
Однако в настоящее время «высаливание» применяется редко, и
продажный нитроглицерин содержит 0,3% воды, прочно им удер-
живаемой. Осветленный нитроглицерин из сборника для филь-
трата поступает через эбонитовый кран в жолоб и отсюда по
свинцовому трубопроводу — в мастерскую желатинизации.
5. Последующее разделение
Отработанная кислота из сепаратора собирается в особых
свинцовых резервуарах (сепараторах), рассчитанных на
загрузку 3000 кг и снабженных наклонным дном, трубопроводом
234
Нитроглицери н
для сжатого воздуха и термометром. Верхняя широкая впускная
труба изготовляется из стекла и в самом низу снабжена
стеклянным краном. Отработанная кислота подается в аппарат
непосредственно или из более высоко расположенного бака, ко-
торый наполняют до верхней части стеклянной трубы. Посте-
пенно над кислотой собирается нитроглицерин — составляющий
впрочем всего до 2% от всего выхода — обычно в форме вяз-
кого темного масла; он непрерывно отводится через располо-
женный внизу - стеклянный кран. Чтобы уровень жидкости
в аппарате оставался одним и тем же, время от времени впу-
Рис. 94. Чаны для последующего отделения нитроглицерина.
скают соответствующее количество отработанной кислоты. По
прошествии 8—10, часто даже 14 дней отделяются уже только
следы нитроглицерина; свободная от нитроглицерина отрабо-
танная кислота с целью регенерации передавли-
вается с помощью монтежю на установку для денитрации.
Отработанная кислота через 12 час. содержит 3,2%, а через
4 недели 0,7% нитроглицерина. Только если оставить отрабо-
танную кислоту отстаиваться в течение нескольких лет, из нее
выделится весь нитроглицерин, и азотная кислота превратится
в нитрозилсерную кислоту *.
1 W. J о u n g, Beitrag zur Analyse der Nitroglycerinabfallsaure mit genauer
.Bestimmung des Nitroglycerins, J. soc. Ind., 1928, T, стр. 126.
//. Производство нитроглицерина
235
6. Очистка сточных вод
Промывная вода уносит из аппарата для предвари-
тельной промывки, промывных чанов и стабилизатора мельчай-
шие частицы нитроглицерина, от которого ее необходимо осво-
бодить перед спуском в реку. Прежде, когда такие воды, а также
отработанная кислота из сепаратора удалялись из цикла, произ-
водства без предварительной обработки, из-за кристаллизации
нитроглицерина в наиболее низких местах сточного трубопро-
вода нередко имели место взрывы, особенно в холодное время
года. С другой стороны, в местах соединения труб образуется
течь, причем нитроглицерин пропитывает землю, и таким обра- '
зом получаются мины, доставляющие много хлопот и чрезвы-
чайно опасные для жизни тех, кому приходится работать
в этих местах. Такое заражение нитроглицерином окружающей
местности должно, естественно, предотвращаться всеми мерами;
в связи с этим скоро пришли к выводу, что следует пропускать
промывные воды через большие деревянные чаны особого
устройства или выложенные свинцом, расположенные один за
другим отстойники, предназначенные для седиментации нитро-
глицерина.
В настоящее время предпочитают пользоваться лабиринтом —
каскадным аппаратом, состоящим из 12 расположенных один над
другим керамиковых прямоугольных сосудов. Путь воды в та-
ком аппарате благодаря поперечным перегородкам — зигзаго-
образный, благодаря чему суспендированный нитроглицерин
легко оседает и затем через особые краны спускается обратно '
в промывной аппарат. Однако кислые сточные воды и сточные
воды после нейтрализации, еще содержащие довольно значи-
тельное количество азотной кислоты, обычно спускаются в реку,
так как предлагавшиеся до настоящего времени способы ула-
вливания из них нитроглицерина оказались невыгодными.
7. Непрерывный процесс производства нитроглицерина,
предложенный А. Шмидом
Благодаря появлению этого способа впервые стало возможно
непрерывное производство взрывчатого вещества без разделе-
ния операций вплоть до выхода готового продукта. Такой авто-
матический процесс обладает преимуществами как с технической,
так и с экономической стороны; во всех случаях, где речь шла
о новых установках, он вытеснил существовавший до него пре-
рывный процесс. Это 'нововведение, имеющее колоссальное зна-
чение, является заслугой австрийца А. Шмида, который
сначала разработал способ в лаборатории, а затем при содей-
ствии Мейсснера проверил его на полузаводской опытной
установке Societe Suisse d’Explosifs в Гамзене, близ Брига. Вскоре
236
Нитроглицерин
«система Шмида» стала эксплоатироваться в заводском мас-
штабе, и по этому способу стал работать построенный в Швеции
завод Гитторп с производительностью 600 кг/час, работающий,
с большим успехом уже более 3 лет.
С помощью рис. 95 кратко опишем принцип и схему способа
производства нитроглицерина по этому способу.
Исходные материалы—глицерин и нитрующая смесь, с одной
стороны, и промывная жидкость, с другой — дозируются с по-
11. Производство нитроглицерина
237
мощью надежных автоматических приспособлений и непрерывно
поступают в аппараты, а после окончания реакции или соответ-
ствующего использования также автоматически покидают по-
следние. Для наиболее точного контроля и измерения подачи
установлена специальная система двойных сопел. Нитра-
ционный аппарат снабжен механической мешалкой с боль-
шим числом оборотов и наряду с небольшим объемом обладает
большой поверхностью охлаждения; его объем равен лишь
0,1 объема обыкновенного нитратора одинаковой производи-
тельности.
Согласно схеме реагирующие жидкости, как-то: нитрующая
смесь, глицерин, промывная вода и промывная жидкость,
хранятся в резервуарах, рассчитанных на давление. Такие ре-
зервуары испытываются на давление в 3 ат, и по наполнении
давление в них доводится сжатым воздухом до указанной выше
величины. Регулирование давления сжатого воздуха произво-
дится с помощью точного регулятора системы «Агса». Неболь-
шой воздушный резервуар .служит для выравнивания давления;
постоянное внутреннее давление составляет 1—1,5 ат. Труба,
подводящая сжатый воздух, доходит до дна хранилища, так что
независимо от уровня жидкости в нем поддерживается постоян-
ное давление. Если подача сжатого воздуха по какой-либо
причине прекратится, то особые приборы препятствуют подъему
жидкости в воздушный резервуар. Так как слишком большая
вязкость глицерина при низких температурах затрудняет мани-
пулирование с ним, то для обеспечения возможно более точной
дозировки глицерина его вязкость понижают нагреванием
до 35°.
Жидкости после предварительной фильтрации поступают
к месту потребления по трубам, доходящим до дна хранилища.
В питающих трубопроводах в двух местах установлены сопла.
В трубопроводе для подачи свежей нитрующей смеси второе
сопло помещено за запорным вентилем. Сопло для глицерина
служит кроме того спускным отверстием особого приспособле-
ния с отсекающим клапаном. В подводке для воды и для про-
мывной жидкости расположены инжекторы, снабженные вторым
запорным приспособлением. В основном расположение таково:
резервуар, фильтр, затем сопло с запорным вентилем, снова
сопло и наконец выход. Оба сопла дозируют при определенном
давлении необходимое количество каждой жидкости. Для кон-
троля протекающего количества служат нагнетательные трубки,
соединяющие первое сопло с ртутным манометром. По показа-
ниям этого манометра сразу можно обнаружить все неполадки
в подаче исходных материалов.
Нитрация протекает во внутренней камере смешения нитратора
с большой скоростью. Значительное число оборотов винтовой мешалки
заставляет реакционную смесь под влиянием центробежной силы циркули-
ровать между системой параллельных охлаждающих трубок. С точки эре-
238
Нитроглицерин
ния безопасности необходимо отметить, что эмульсия нитроглицерина в от-
работанной кислоте, образующаяся в нитраторе, не может подвергнуться
взрыву. Благодаря быстрому течению процесса нитрации, а также механи-
ческому перемешиванию и отсутствию потерь азотной кислоты вследствие
испарения выходы при непрерывной нитрации по крайней мере на 1% бо-
лее, чем при обычных способах.
Разделение нитроглицерина и отработанной кис-
лоты происходит в специальном аппарате новой конструкции, служащем
для непрерывного .предварительного и последующего разделения. Для со-
кращения срока разделения необходимо уменьшить высоту подъема капель
нитроглицерина, что достигается в наклонно установленном сепараторе,
снабженном большим числом плоскостей, расположенных под одним и тем
же углом. Эмульсия, поступая в сепаратор, поднимается в верхнюю часть
аппарата, где и происходит разделение. Нитроглицерин всплывает и попа-
дает « предназначенное для него сточное приспособление; кислота, прежде
чем попасть в сточную трубу, должна пройти через систему плоскостей;,
отсюда капли нитроглицерина попадают на нижние поверхности плоскостей
по укороченному пути; здесь они собираются, поднимаются вверх и при-
соединяются к основной массе нитроглицерина. Отводы для нитроглице-
рина и отработанной кислоты расположены один над другим таким обра-
зом, что поверхность раздела нитроглицерина и кислоты при нормальной
работе находится несколько выше впускной трубы; поверхность раздела
можно наблюдать через специальное смотровое стекло. С помощью дрос-
сельного крана в трубопроводе для отработанной кислоты уровень нитро-
глицерина можно установить над соплом последнего. Этим достигается точ-
ность подачи необходимого количества нитроглицерина со всякого уровня.
Отработанная кислота поступает в резервуар или по естественному
уклону—в денитрационную установку. С помощью трехходового крана
резервуар отработанной кислоты можно соединять с насосом Для передачи
содержимого нитратора и сепаратора в конце операции в промывную ко-
лонну. Оба резервуара остаются наполненными отработанной кислотой до
начала новой операции. При часовой производительности в 100 кг нитро-
глицерина в отработанной кислоте остается обычно до 0,1 и не более 0,3%'
суспендированного нитроглицерина.
Промывка. Из сточного приспособления сепаратора вытекает
вполне прозрачный нитроглицерин, свободный от суспендированной кис-
лоты, но содержащий все же в растворенном состоянии несколько процен-
тов азотной кислоты. Эта кислота может быть очень быстро удалена обра-
боткой водою, аммиаком или раствором соды. Тем не менее последние
следы кислоты удерживаются весьма прочно и удаляются лишь при очень
продолжительной обработке, сопровождаемой тщательным перемешиванием.
На схеме представлена промывка, состоящая из двух колонн с обяза-
тельным включением инжектора. В первой колонне для предварительной
промывки в качестве промывной жидкости употребляется вода, во второй
колонне для окончательной промывки—аммиак или разбавленный раствор
соды. Нитроглицерин из сепаратора попадает в инжектор; здесь он с -по-
мощью воды эмульгируется под давлением и стекает в колонну. Сжатым
воздухом эмульсия через перфорированные тарелки передается наверх.
С верхней части колонны эмульсия при непрерывном подводе сжатого воз-
духа спускается в отстойник.
В отстойнике эмульсия проходит через дырчатую перегородку, причем
крупные взвешенные частицы отделяются, и расслаивается на воду и ни-
троглицерин. За ходом процесса наблюдают через смотровое стекло. Со-
бирающийся в конце отстойника нитроглицерин проходит через щелевид-
ное отверстие и по закону сообщающихся сосудов поднимается до тех
пор, пока подобно отделившейся воде не перельется в предназначенное
для него место. Расположенные ниже уровня воды перегородки удержи-
вают осадок и всплывающие капли нитроглицерина.
Нитроглицерин поступает затем в главную промывную ко-
лонну, здесь снова эмульгируется с промывной жидкостью и оконча-
11. Производство нитроглицерина
239
тельно промывается. Пропущенная затем через сетку эмульсия попадает
в сепаратор и здесь расслаивается на воду и нитроглицерин. Нитроглице-
рин остается на дне сепаратора, служащего одновременно сборником,
а промывная жидкость отводится. Нитроглицерин может быть спущен по
мере надобности с помощью резинового шланга, закрытого зажимом. Стек-
лянная трубка, снабженная шкалой, указывает уровень нитроглицерина не-
посредственно в килограммах.
Ввиду возможности различных неполадок или разложения нитроглице-
рина и здесь устанавливаются предохранительные чаны. Устройство в этом
случае таково, что, если температура превысит критическую, начинает дей-
ствовать автоматическое приспособление, с помощью которого содержимое
нитратора и верхней части сепаратора выпускается в чан. Предохрани-
1
Рис. 96. Часть мастерской для непрерывного производства нитро-
глицерина с часовой производительностью 600 кг:
1 — сепаратор; 2—нитратор (с изоляцией).
тельное приспособление состоит из контактных термометров, сухой бата-
реи и реле, освобождающего предохранительный противовес, благодаря
чему открывается предохранительный кран.
Приведем цифры, характеризующие величину аппаратов, а
также некоторые производственные данные для малой и боль-
шой установок непрерывного получения нитроглицерина.
Преимущества непрерывного способа производства нитро-
глицерина заключаются прежде всего в большей его
безопасности благодаря применению значительно более
производительных аппаратов, затем в уменьшении затраты энер-
гии и в объединении процесса в одном здании, что значительно
сужает размер района, подлежащего защите по существующим
законам.
240
Нитроглицерин
Часовая производи-
тельность 100 кг
600 кг нитроглицерина
Емкость нитратора ....
Охлаждающая поверхность
Охлаждающая среда:
Вода, поступающая при
10°....................
Рассол, охлажденный до
низкой температуры . .
Температура нитрации . .
Употребляемая кислотная
смесь..................
Соотношение глицерин-ни-
трующая смесь..........
Выход..................
17 л
2 лР
75 л
15 -м'2
Температура уходящей
воды 20°
23°
50% серной кислоты и
— 10°
4-18°
50% азотной кислоты
231%
1:5
231,5% (для смеси глице-
рин— гликоль 80/20%)
8. Требования, предъявляемые к нитроглицерину
Нитроглицерин должен иметь слабожелтую окраску, давать
нейтральную реакцию и не изменяться при хранении. Если
окраска лакмусовой бумажки изменяется, то 50 г нитроглице-
рйна взбалтываются с 150 г воды, и последняя титруется в при-
сутствии метилоранжа 0,1 N щелочью или 0,1 N соляной кисло-
той. 1 г (0,6 см8) хорошего нитроглицерина выдерживает пробу
с иодцинккрахмальной бумажкой при 80° в течение по крайней
мере 10 мин. По пробе Эбля при нагревании нитроглицерина
(3,24 г) в пробирке до 71° окрашивание иодкрахмальной бу-
мажки, смоченной 40%-ным раствором глицерина, не должно
появляться в течение 15 мин. При применении для военных целей
минимальное время стойкости составляет 20 мин. при 82°.
Определение содержания азота (теоретическое содер-
жание N равно 18,5%) производится в целях идентификации,
а не установления чистоты продукта. Влажность, содержание
которой должно быть не более 0,5%’, определяется продолжи-
тельным выдерживанием в эксикаторе над хлористым кальцием
или серной кислотой.
III. Свойства нитроглицерина
1. Физические и химические свойства
Нитроглицерин представляет собой при обыкновенной темпе-
ратуре маслянистую, лишенную запаха жидкость от слабожел-
того до коричнево-желтого цвета, обладающую жгучим сладким
HI. Свойства нитроглицерина
241
вкусом; нитроглицерин бесцветен только в совершенно чистом
состоянии. Удельный вес его при 15° равен 1,601. При заморажи-
вании происходит сокращение объема на 10/121, и при + 10°
удельный вес равен 1,735. Нитроглицерин негигроскопичен
и согласно Науму растворим вводе при 20° только в коли-
честве 1,8%о. В с пи-рте он растворим значительно лучше: так,
1 см8 нитроглицерина растворяется при 20° в 3,7 сти3 абсолют-
ного и 5 см8 96%-него спирта; с эфиром, ацетоном, бензолом,
нитротолуолом, ледяной уксусной кислотой и хлороформом
нитроглицерин при комнатной температуре смешивается во всех
отношениях. Нитроглицерин улетучивается уже при обыкновен-
ной температуре, при 75° он в 8 раз более летуч, чем при 50°,
и может быть нацело перегнан с водяным паром. Перегнать
нитроглицерин удается в очень хорошем вакууме. Отношение
нитроглицерина к нагреванию подробно изучали Снеллинг
и Шторм.
1. Разложение нитроглицерина начинается при 50—60°; при 70' выде-
ляется так много нитрозных паров, что иодкрахмальная бумажка синеет
уже через 15—30 мин. При 135° нитроглицерин окрашивается в красный цвет;
при 145° разложение протекает столь бурно, что жидкость «кипит».
2. Разложение нитроглицерина сопровождается значительным 'выделе-
нием тепла, продолжающимся и тогда, когда подвод тепла извне прекра-
щается. При 165° жидкость кипит очень бурно, при 185° она загустевает
и делается вязкой и при 218° сильно детонирует. Пцже этой температуры
нитроглицерин перегоняется, причем дестиллат состоит из нитроглицерина,
разбавленной азотной кислоты и небольшого количества примесей. Оста-
ток состоит главным образом из глицерина и незначительной части
моно- и динитроглицерина и практически не обладает взрывчатыми
свойствами.
Нитроглицерин в высокой степени обладает способностью
к переохлаждению, т. е. при температурах значительно более
низких, чем его температура замерзания, — до —70е, он часто
остается жидким и моментально затвердевает, если в него внести
небольшой кристаллик нитроглицерина. Каст в 1906 г. устано-
вил, что нитроглицерин имеет две кристаллических модифика-
ции; первая — лабильная форма в виде триклинических листоч-
ков, имеющих температуру затвердевания +2°, в виде которой
-затвердевший нитроглицерин не обладает достаточной твер-
достью; вторая — стабильная твердая форма в виде бипирами-
дальных ромбических игл, имеющих температуру затвердева-
ния + 13°.
Низкоплавкая форма (например при соприкосновении с кри-
сталлами стабильной формы) полностью переходит в плавящуюся
при более высокой температуре стабильную форму; теплота пре-
вращения равна 28 б. кам.
Гибберт в 1912 г. подтвердил наблюдение Каста и изу-
чил, кроме метода выделения, также и свойства каждой кристал-
лической модификации; он считает однако, что химическая
изомерия здесь вероятнее, чем чисто физическая. Можно
16 Зак. 3171. — Штетбахер.
242
Нитроглицерин
предполагать две следующие структурно изомерные
формы .нитроглицерина:
/О
CHg—О —NC
zzO
Сп —О — Ьг< и
сн2—о—
СН2 —О —ЬГ
°о°
СН — О —N
°\/°
СН, — О — nC
Это предположение дает следовательно основание думать, что
оба изомера сохраняют свои особенности как в жидком, так
и в твердом состоянии. Дзержкович и Андреев1 недавно
пытались подтвердить это предположение опытом. По их мне-
нию в случае справедливости этого предположения стабиль-
ный нитроглицерин должен быть очень бризантен, а ла-
бильный должен обладать незначительной бризант-
ностью; наоборот, лабильная форма в бомбе должна дать
большое расширение, а стабильная — незначи-
тельное. Как в техническом нитроглицерине, так и в нитро-
глицерине, входящем в состав динамита, постоянно присут-
ствуют в переменных .соотношениях оба изомера, так что — в за-
висимости от преобладания стабильного или лабильного, изо-
мера— скорость детонации должна постоянно стремиться то
к высшему, то к низшему пределу. Насколько малообоснованно,
такое предположение, было указано ранее на стр. 64—65.
По своим физиологическим свойствам нитрогли-
церин является чрезвычайно быстро действующим органическим:
ядом. Даже следы его, например незначительное количество
паров, задержавшихся в волосах или на платье, могут впослед-
ствии причинить неприятность! Уже 2—3 /иг понижают давление
крови в течение 25 мин. со 130 до 100 /ям рт, ст. 2. В большин-
стве случаев достаточно войти в помещение для производства
динамита и вдохнуть испаряющийся нитроглицерин, чтобы нача-
лась мигрень, которая не прекращается весь день и проходит
только на утро следующего дня после сна. Принятый внутрь
нитроглицерин также действует как сильный яд: сначала чув-
ствуется характерное царапание в горле, через несколько минут
начинается глухая, тяжелая головная боль со стуком во лбу
и в висках, завершающаяся тошнотой, головокружением и по-
терей сознания. Есть люди, не подверженные действию нитро-
глицерина; другие привыкают к нему в течение 4—5 дней и при-
обретают известный иммунитет, в то время как отдельные лица
1 Z. f. Schiess- u. Sprw., 1930, 400.
2 D о 11 k e n, Miinch. med. Wschr. 1928, 294.
Ill. Свойства нитроглицерина 243
bCjo жизнь не могут отделаться от этой идиосинкразии. Продол-
жительность действия нитроглицерина еще не выяснена. Под на-
званием глоноина он употреблялся раньше в дозах от 1—5 мг
Б качестве средства от мигрени, головокружения и обморока.
Являясь эфиром, нитроглицерин омыляется крепкими едкими
щелочами с образованием глицерина. Эта сложная реакция со-
провождается расщеплением глицерина и для спиртового рас-
твора едкого кали протекает еще не вполне изученным образом;
приводимое ниже уравнение
C3H5(ONO2)3 + 5КОН = KNO3 + 2KNO2 + НСООК +
+ СНэСООК -f- ЗН2О
лишь частично отображает процесс, так как при омылении
кроме того образуются еще аммиак, щавелевая кислота и неко-
торые другие вещества.
Нитроглицерин воспламеняется не особенно легко. При со-
прикосновении с горящими или тлеющими телами он спокойно
горит светлозеленым пламенем. Наоборот, при внезапном силь-
ном нагреве происходит взрыв; в зависимости от количества
и скорости передачи тепла температура вспышки его лежит
между 200 и 225°. Если капли нитроглйцерина падают с высоты
1 м на постепенно нагреваемую железную пластинку, то первые
лКапли высыхают сначала медленно и беззвучно, затем все быстрее
и с шипеньем и наконец при 200° детонируют с оглушительным
шумом. Когда температура поднимается выше 250°, сила взрыва
уменьшается, и при температуре красного каления имеет место
беззвучное разбрызгивание. Медленное разложение молекулы
нитроглицерина происходит уже при обыкновенной температуре,
если (вследствие недостаточной промывки) в нем содержится
азотная или азотистая кислота. Продукт разложения окраши-
вается в зеленый цвет с образованием азотистой кислоты, закиси
азота и углекислого газа; постепенно появляются кристаллы ща-
велевой кислоты, и по прошествии нескольких месяцев нитро-
глицерин превращается в студенистую массу. В открытых сосу-
дах и для небольших количеств такое саморазложение не пред-
ставляет особой опасности, но в закрытых сосудах вследствие
аккумулирования тепла происходит взрыв.
При нагревании нитроглицерин разлагается быстрее пирокси-
лина, но при хранении в нормальных условиях более стоек, чем
более высокомолекулярная и не индивидуальная нитроклетчатка.
Замечено, что нитроглицерин под действием рассеянного света
и при всех температурах в тени может даже в условиях тропиче-
ского климата оставаться без изменения в течение десятилетий.
2. Взрывчатые свойства
Из всех применяемых в технике взрывчатых веществ самой
большой чувствительностью к механическому
16*
244
Нитроглицерин
воздействию обладает нитроглицерин, — обстоятельство,
сразу же воспрепятствовавшее возможности его применения для
военных целей и перевозки по железной дороге как в чистом,
так и в растворенном состоянии.
Согласно германским правилам жидкий нитроглицерин не
разрешается к перевозке, а перевозка твердых нитроглицерино-
вых взрывчатых веществ (гурдинамит, гремучий студень) допу-
скается в особых динамитных поездах.
По своей чувствительности к удару нитроглицерин близок
к инициирующим взрывчатым веществам; автор получил на аппа-
рате Лентца при весе падающего груза, равном 2 кг, следующие
цифры:
Гремучая ртуть.................. 4,5 см
Рапп, свинца........... ..... 9
Нитроглицерин......................10 „
Гремучий студень.................15
Тринитрофенилметилнитрамин.......35
Тринитротолуол............свыше 100
Каст и Билль получили детонацию в приборе Каста со
штемпельным аппаратом с грузом в 2 кг и при 4 и с грузом
10 кг при высоте 2 см. При нагревании чувствительность к удару
увеличивается: нагретый до 90° нитроглицерин детонирует при
Рис. 98. Пентринит
60/40, пластичный.
Рис. 97. Нитроглице-
рин, замороженный
при —35°.
Рис. 99. Пентринит
60/40, замороженный
при —35°.
Рис. 97—99. 30 г каждого из указанных взрывчатых веществ подвергнуто
детонации на 1-мм железной пластинке. (Рис. 99 иллюстрирует пожалуй
наибольшую из наблюдавшихся до сих пор скоростей детонации.)
ударе с высоты, равной половине высоты, необходимой при
обыкновенной температуре. Замерзший тринитроглицерин
значительно менее чувствителен, чем жидкий; работа удара, вы-
зывающая детонацию твердого продукта, приблизительно
в 3 раза больше. Билль определил, что от груза в 1 кг замерз-
ший нитроглицерин при —20е детонирует только при 38—40 см,
тогда как для жидкого нитроглицерина при +15° достаточно
всего 10 см.
IV. Низшие глицериннитраты
245
Странно и загадочно поведение нитроглицерина во время
детонации. Согласно первым систематическим измерениям
Ко м е я нитроглицерин обладает двумя скоростями детонации:
одна незначительна, другая чрезвычайно велика
и наблюдается редко (см. табл. 4). Бо-
лее ранние определения Бертл о, Эбля и
Меттеганга давали только лишь низшие
значения скорости — до 2000 м. К о м е й, ко-
торый взрывал нитроглицерин в 25-ляи желез-
ной трубке, получил два ряда совершенно от-
личных цифр со средними значениями, рав-
ными 1451 и 7960 м/сек. В 38-слг железной
трубке была получена с капсюлем в 0,8 г средняя
скорость, равная 2019 м, а при капсюле в 1,6 г —
колоссальная скорость детонации, равная 8527 м.
В соответствии с этими величинами К о м е й
определил сжатие свинцового цилин-
дра, который сдавливается в первом случае
слабо, а во втором — раздробляется.
Тем не .менее 'мнение Обера о том, что ска-
чкообразно изменяющаяся скорость детонации
нитроглицерина является следствием одного
лишь изменения содержания воздуха
и что не содержащий воздуха и находящийся
в разреженном пространстве нитроглицерин де-
тонирует со скоростью, равной всего 800 м/сек,
нельзя считать основательным, так как автором
для содержащего воздух продукта были полу-
чены другие результаты.
Проведенные 28 сентября 1932 г. в лабора-
Рис. 100. В каждом
тории взрывчатых веществ в Париже официаль-
ные опыты доказывают, что нитроглицерин и
динамиты .при нормальных условиях неспо-
собны взрывать с более высокой скоростью.
Даже капсюль-детонатор с пикриновой кисло-
той не обеспечивает детонации нитроглицерина
с предельной скоростью и не дает возможности
достичь для него бризантности а м м о н-
пентринита, взрываемого самым неболь-
шим капсюлем-детонатором. Испытанный ни-
троглицерин содержал воздух и за день
до пробы был извлечен из смеси с инфузорной
землей.
IV. Низшие глицериннитраты
Для предохранения тринитроглицерина от
замерзания к нему в свое время рекомендовали
случае 100 г взрыв-
чатого гещества
подвергнуто дето-
нации в толсто-
стенном ручной
ковки тигле с дыр-
чатой крышкой на
12-лглг стальной
пластинке:
1 — аммонпентри-
нит с 45%
NH4NO3, d= 1,3;
2—нитроглицерин
с промежуточным
зарядом пикрино-
вой кислоты,
d = 1,6;
3— нитроглицерин
с обыкновенным
капсюлем - детона-
тором (2г), </= 1,6.
246
Нитроглицерин
прибавлять продукты низшей степени нитрации глицерина.
Вместо них теперь обычно вводится нитрогликоль, а также
употребляемый .в Германии динитромонохлоргидрин.
Первым из таких препаратов, предохраняющих нитроглицерин
от замерзания, явился приготовленный в 1903 г. М и к о л ай-
маком динитроглицерин.
1. Глицерин динитрат
Глицериндинитрат (динитроглицерин, основной нитроглице-
рин) есть эфир с двумя остатками азотной кислоты и существует
в двух структурно изомерных формах; первая из них — симме-
тричная — может кристаллизоваться, вторая — асимметричная —
даже при низких температурах остается в жидком состоянии
Обе формы одновременно образуются при нитрации в виде гу-
стого масла, которое затвердевает при —40° в стеклообразную
массу и перегоняется без разложения. Динитроглицерин при
комнатной температуре в 2 раза более летуч, чем тринитрогли-
церин, и также обладает жгучим вкусом и ядовитыми свой-
ствами
сн2о no2
симметричный СНОН
I
сно2 • ыо2
а-форма
асимметричный
СН2О • NO.,
СНО • NO.,
I
СН2ОН
Р-форма
ТАБЛИЦА 19
Сравнение-взрывчатых свойств д и и итр о г л ицер ин а с три-
нитрогл ицернном
(по Науму и Блохманну)
(oSl) а "Ч Гигроскопич- ность через 1 день Растворимость в воде при^15° Температура вспышки Теплота взрыва в б. кал. (Н2О парообразная) Высота падения груза в 2 кг Расширение под водой Скорость дето- нации жидк. (м!сек) Проба Эбля при 72° ,
Глицериндииитрат . Глицеринтрииитрат . 1,51 1,60 3.3% 6% 12.5% 0.16% 167° 184° 1201 1485 8 см 4 см 500 600 1525 1525 Через 60 мин. окра- шивания не появилось Через 20 мин. на- чалось по- темнение
IV. Низшие глицериннитраты
247
2. Глицеринмононитрат
Глицеринмононитрат (мононитроглицерин) также получен и
известен, подобно динитрату в двух изомерных формах, из кото-
рых первая, так называемая a-форма, представляет собой первич-
ный эфир СН2ОН - СНОН • СНгО-Гх'Ог, а вторая — В-форма — вто-
ричный эфир СН2ОН - СНО - NO2 - СН2ОН. Обе формы дымящей
азотной кислотой превращаются в ди- и тринитрат, причем
g-мононитрат превращается в асимметричный динитрат. Удель-
ный вес (15е) по определению Наума равен 1,42, температура
кипения обоих изомеров 155—160° при 15 мм. Мононитроглице-
рин смешивается с водой во всех отношениях: гигроскопичность
его необычайно высока и составляет до 50%. Глицеринмоно-
нитрат нечувствителен к удару и благодаря незначительному
запасу энергии не имеет никакого значения для взрывной тех-
ники.
3. Монохлоргидриндинитрат
Монохлоргидриндинитрат (динитрохлоргидрин, а-монохлор-
гидринитроглицерин) имеет формулу CH2ONO2 • CHONO2 CH2CI.
Кроме чистых эфиров азотной кислоты для глицерина полу-
чены также смешанные эфиры, один из которых, динитромоно-
хлоргидрин, приобрел с 1904 г. значение в качестве средства для
понижения температуры замерзания динамитов.
Монохлоргидрнн получается при 15-часовом нагревании в авто-
клаве 100 кг динамитного глицерина со 150 кг соляной кислоты (уд. в. 1,19)
при 120° и 1 ат давления; из реакционной массы хлоргидрин выделяют
дробной перегонкой, собирая фракцию между 130 и 150° при 12—15 мм
давления после предварительной отгонки воды и избытка соляной кислоты.
Под концц между 165—180° перегоняется невступивший в реакцию глице-
рин, ма практике его однако не отделяют. Содержащий 20—25% глице-
рина монохлоргидрин, представляющий собою смесь двух изомеров с пре-
обладанием а-соедннения СНаОН - СНОН • CHaCl, нитруется, так же как и
глицерин, смесью азотной и серной кислот, сепарируется, промывается и
стабилизируется.
Согласно Науму 100 вес. ч. чистого монохлоргидрина дают
С 450 ч. кислотной смеси, состоящей из 40% азотной и 60% сер-
ной кислоты, при температуре нитрации 10—15° 161% динитро-
хлоргидрина, теоретически же должно получиться 181,5%. На
практике выходы для 80/20%-ной смеси хлоргидрина и глице-
рина достигают 175%.
Технический динитрохлоргидрин представляет
собой жидкость от желтоватого до коричневого цвета со слабым
ароматичным запахом, которая подобно тринитроглицерину
растворяется в воде при 15° лишь в количестве 2,3%, а в отра-
ботанной кислоте до 1,9%. Удельный вес при 15° равен. 1,541.
Динитрохлоргидрин легко растворим в органических растворите-
лях, как например в 'спирте, эфире и ацетоне; вдвое более подви-
248
Нитроглицерин
жен, чем нитроглицерин, соответственно и летучесть его значи-
тельно больше; также вызывает мигрень. Нагретая до 170°
жидкость выделяет желтые пары и кипит при 190° при обыкно-
венном давлении с сильным разложением, но без взрыва. Дини-
трохлоргидрин воспламеняется труднее, чем нитроглицерин,
и в 10 раз менее чувствителен к удару, чем этот последний (.вы-
сота падения 40 см против 4 см для груза в 2 кг). Химическая
стойкость выше, чем у нитроглицерина. Согласно Науму 1 кг
динитрохлоргидрина выделяет 1030 б. кал (вода и соляная кис-
лота в парообразном состоянии) и дает в свинцовой бомбе рас-
ширение в 475 см3. Скорость детонации взрывчатых смесей
меньше, чем для чистых динамитов, хотя способность к детона-
ции весьма нечувствительного к удару динитрохлоргидрина,
к удивлению, значительно больше.
Чистый динитрохлоргидрин недостаточно желатинируется
нитроклетчаткой. На практике динитрохлоргидрин перерабаты-
вается в желатинированные взрывчатые вещества только в смеси
с нитроглицерином. Динамит, в котором 25% нитроглицерина
заменено динитрохлоргидрином, является в нашем климате
(Швейцария) незамерзающим.
4. Ацетилдинитроглицерин
Ацетилдинитроглицерин (динит,роацетин) CH2ONO2 • CHONO2-
-СН2ОСОСН3 и формилдинитроглицерин (динитрофор-
мин) C3H5(ONO2)2 • (ОСНО) получены в 1906 г. Бендером
с целью приготовления незамерзающего динамита; по сравнению
с динитрохлоргидрином эти вещества не имеют никаких техни-
ческих преимуществ, к тому же производство их очень дорого.
Практического значения эти патентные предложения не имеют.
5. Диглицеринтетранитрат
Диглицеринтетранитрат (тетранитродиглицерин)
СН2 • ONO2
CH -ONO
СН2 - ONO2
СН • ОЬЮ2
Четырехзамещенный эфир азотной кислоты и ангидрида ди-
глицерина впервые был получен «Лоуренцо (1861) и позднее
V. Прочие взрывчатые эфиры спиртов
249
В о л е м 1 и предложен для изготовления незамерзающего дина-
мита. Исходным продуктом является диглицерин, очень
тягучая, прозрачная, как вода, сладковатая на вкус жидкость
удельного веса 1,33, д 11 раз более вязкая, чем глицерин. Если
глицерин при добавке 0,5—1% щелочного катализатора (ацетата
натрия, бикарбоната, соды) нагревать в течение 1—2 час. до 275°,
то имеет место полимеризация с выделением воды, и образуются
30—40% диглицерина и очень -небольшое количество три- и
полиглицеринов. Такую смесь с 60—70% непрореагиро-
вавшего глицерина в Америке и Англии одно время непосред-
ственно подвергали нитрации и применяли для приготовления
незамерзающего желатиндинамита.
Чистый диглицерин нитруется тем же способом, что и глицерин. По-
лучается тетранитрат в виде очень густого нерастворимого в воде
масла, очень сходного-с нитроглицерином, однако не замерзающего зимой.
Выход 168%, теоретический—208,4%. Примерно так же, как нитроглице-
рин, растворим в обычных органических растворителях и несколько труд-
нее детонирует от удара или от капсюля-детонатора, чем этот последний.
Несмотря на свою значительную мощность и другие преимущества перед
ранее названными средствами защиты от замерзания, тетранитродиглице-
рин не может конкурировать с легко получаемым динитрохлоргидрином.
6. Нитроизобутилглицеринтринитрат
Нитроизобутилглицеринтринитрат. Это иде-
ально распадающееся взрывчатое вещество NO2 • С - (СНзО1\О2)3,
в одно и то же время являющееся эфиром и нитросоедине-
нием, впервые было получено Г офвиммерой2 и предложено
ввиду способности сильно понижать температуру затвердевания
в качестве суррогата для частичной или полной замены нитро-
глицерина. Этот «-нитроэфир» образует желтоватое более густое
и менее летучее, чем нитроглицерин, масло удельного веса 1,68.
Его растворимость одинакова с растворимостью нитроглицерина.
Теплота взрыва на 7% больше теплоты взрыва нитроглицерина.
Некоторые другие положительные свойства заранее обеспе-
чили бы первенство нитроизобутилглицеринтринитрату, если бы
не низкие выхода при производстве исходного продукта из ни-
трометана и формальдегида и соответственно высокие затраты.
V. Прочие взрывчатые эфиры спиртов
1. Гликоль динитрат (динитрогликоль)
Ближайшим гомологом нитроглицерина является эфир азот-
ной кислоты и двухатомного спирта гликоля, обычно называе-
мый нитрогликолем, который так же как и смешанный
1 Герм. пат. 58957.
2 Z. f. Schiess- u. Sprw., 1912, 43.
250
Нитроглицерин
нитрат изобутилглицерина, представляет собой «идеальное»
(в отношении кислородного баланса) взрывчатое вещество, вы-
деляющее к тому же при разложении наибольшее из наблюдае-
мых количеств тепла на единицу' веса. Полученный в 1870 г.
А н р и и ранее известный лишь по лабораторным опытам нитро-
гликоль приобрел во время войны большое значение и в настоя-
щее время широко 'применяется п.ри изготовлении «незамерзаю-
щих» динамитов. Уже в 1927 г. в США наряду с 22 000 г
динамитного глицерина было получено 15000 т гликоля. Такой
быстрый рост потребления гликоля в США явился результатом
его дешевого производства из земляного газа Ч
Получаемый из земляного газа при компримировании и охлаждении
этилен превращается хлорированием в хлористый этилен, омы-
ляемый щелочью под давлением. Полученный раствор техниче-
ского гликоля, содержащий поваренную соль, концентрируют в .ва-
кууме и по удалении основной массы соли подвергают перегонке, причем
гликоль перегоняется при сильном разрежении при 110°. Теоретически
1 моль хлористого этилена СН»С1 - СН»С1 (98,94 г) с 1 молем соды (106 г)
или 2 молями бикарбоната натрия (168 г) дает 1 моль, или 62,05 г гликоля.
Омыление лучше всего проводить в автоклавах1 2. При этом по отноше-
нию к хлористому этилену берется 12—20-кратное количество воды; вна-
чале добавляется лишь часть потребного для гидролиза количества карбо-
ната, и расходуемый карбонат постепенно возмещается едким натром, ко-
торый под .давлением образует с углекислотой новые количества карбоната,
чем расщепление поддерживается в наиболее целесообразных границах.
Например омыление длится при 150° и 40 ат 48 час., и выход гликоля
в виде 9%-ного водного раствора равен 82% теоретического.
В отношении способа производства гликоля последовали в дальнейшем
различные предложения, из которых можно указать элементарный синтез
этилена, из ацетилена и водорода в присутствии порошкообразного никеля
при температуре выше 180° и окисление полученного этилена перманга-
натом 3,
Чистый гликоль представляет собой по своей подвиж-
ности более близкую к воде, чем к глицерину, бесцветную, без
запаха и очень сладкого вкуса жидкость. Удельный вес его по
определению Тейлора и Ринкенбаха4 равен 1,1132
при 20°, температура плавления от —12 до —17° и температура
кипения 197° при 760 мм. Гликоль (также этиленгликоль; интер-
национальное название — этандиол) так же гигроскопичен, как
и глицерин, смешивается с водой и со спиртом во всех отноше-
ниях, в эфире растворим лишь в количестве 1,1%. «Динамит-
ный» гликоль должен быть по крайней мере 97%-ным. Опреде-
ление степени чистоты производится по удельному весу,
который, начиная с 100%-ного гликоля (1,096) и до 95%-ного
(1,060), уменьшается на каждый 1% содержания воды на 0,0007.
1 Ср. Stettbacher, Sprengstoffortschrittsbericht, 1924—1928, Z. f.
Schiess- u. Sprw., 1929, 21 (оттиск).
2 Герм. пат. 298931 (1915), 299074 (1916) и 369502.
3 Chem. Ztg., англ. пат. 251652 (1926), 1927, 827; далее фраиц. пат. 612825
.(1926).
4 Ind. Eng. Chem., 1926, 676.
V. Прочие взрывчатые эфиры спиртов
251
Диэтиленгликоль СНгОН - СНа — О — СНа • СНаОН бесцветная,
без запаха, подобная глицерину густая жидкость удельного веса 1,1177 при
20э. Это вещество приобрело в последние годы известное значение в ка-
честве исходного продукта для одной из составных частей пороха. Темпе-
ратура затвердевания —10,5°, температура кипения 190° при 25 мм рт. ст.'.
Получение нитрогликоля
гликоль нитрогликоль
СН2ОН — СН2ОН + 2HNO3 = CH2ONO2 — CHyONOa + 2Н2О
100 203,2 245,2 “ 58,1
Количественные соотношения — в пределах 1%—довольно
точно соответствуют таковым при нитрации глицерина. Уста-
новка и аппаратура для сепарации и последующего разделения
и промывки также примерно одинаковы. Вследствие значитель-
ной летучести и растворимости в воде выходы нитрогликоля
на 3% меньше, чем для нитроглицерина. Согласно Науму2
100 г безводного гликоля и 625 г нитрующей смеси, состоящей
из 58% серной кислоты, 41% азотной кислоты и 1% воды, дают
в лучшем случае
I
222,2 г иитрогликоля при температуре нитрации 10—12°, или 90,6% от теории
218,3 г „ „ „ 29—30°, или 89,1% от теории
Между тем А. Шмид3 при опытной нитрации (особенно
тщательно проведенной) получил из 98,5% -него гликоля и кис-
лотной смеси 50 : 50 выход 230%, что соответствует 93,9% теоре-
тического.
Вышеуказанная нитрующая смесь требует для ее составле-
ния дымящей азотной кислоты, которую не всегда так легко
получиуь. Автор часто работал с кислотой удельного веса всего
лишь 1,38 и может рекомендовать для быстрого лабора-
торного способа получения следующие количественные
соотношения:
В 2-л колбе смешиваются 500 см3 азотной кислоты удельного веса 1,38,
что соответствует 62% НМОз, и 800 см3 концентрированной серной кислоты,
содержащей 96'% HaSOi, причем колба снаружи охлаждается водой, и затем
при взбалтывании по каплям вводится 100 г гликоля. Операция при тем-
пературе, не превышающей 20—25°, длится 20, максимум 30 мин. Затем
продукт реакции отделяется и промывается, как это описано для нитро-
глицерина. В связи с содержанием в кислотной смеси воды (24,1% HNO3;
59,3%! H»SO«; 16,6% Н»О) получается 151 см3 = 226,5 г, или 206%, кислого
нитрогликоля, количество которого уменьшается после промывки до 207 г,
или 188%; такой выход при столь быстром получении нитрогликоля, про-
водимом без предварительной подготовки, можно считать удовлетвори-
тельным.
1 Rinkenbach, Ind. Eng. Chem., 1927, 474.
2 Нитроглицерин и нитроглицериновые взрывчатые вещества, Госхим-
техиздат, 1934.
3 Z. f. Schiess- u. Sprw., 1927, 273.
252
Нитроглицерин
Так же как и нитрация, еепарация нитрогликоля протекает скорее и
лучше, чем у нитроглицерина; люди, предрасположенные к действию па-
ров этого летучего эфира, должны быть очень осторожны.
В заводских условиях редко нитруют чистый гликоль,
обычно же нитрации подвергается такая его смесь с глицерином,
что в результате реакции образуется смесь с очень низкой тем-
пературой затвердевания, содержащая нитрогликоль и нитрогли-
церин в отношении 1:3 или 1 :4.
Свойства. Нитрогликоль вследствие его происхождения
из этилена называемый иначе этиленгликольдинитратом, пред-
ставляет собой прозрачную, как вода, жидкость удельного веса
1,496 при 15°; температура затвердевания его —22°. В вакууме,
создаваемом с помощью водяного насоса, он кипит без разло-
жения при 95° и может быть легко 'перегнан с водяным паром.
Нитрогликоль, так же как и нитроглицерин, не поглощает влаги,
но растворим в воде при 20° в количестве в 4 раза большем, чем
нитроглицерин, а именно 6,8 г на литр. Легко растворяется
(так же как и нитроглицерин) в спирте, эфире, ацетоне и бен-
золе. Недостатком его является высокая летучесть, которая
по Шмиду при температуре 35—38° в 13 раз больше, чем
у нитроглицерина, и в 69 раз больше, чем у гремучего студня
(90/10). Однако в патронных гильзах из парафинированной
бумаги разница в потере веса значительно меньше: 0,80 и 0,15%
для нитрогликолевого и нитроглицеринового гремучего студня
90/10 за 30 дней при 35°. Способность нитрогликоля же-
латинироваться значительно больше, чем у нитроглице-
рина, и протекает уже при комнатной температуре столь быстро,
что для целесообразного приготовления желатины вполне доста-
точно охлаждения до 10 или 0°.
При воспламенении нитрогликоль подобно нитроглицерину
сгорает с шипением, а при больших количествах вследствие мест-
ных перегревов происходит взрыв. Чувствительность в отноше-
нии капсюля-детонатора в жидком состоянии больше, а в твер-
дом неожиданно меньше, чем у нитроглицерина. При продолжи-
тельном нагревании при 75° нитрогликоль оказывается химиче-
ски более стойким, чем нитроглицерин, хотя в начале испы-
тания по Эблю имеет место реакция, которая однако по
данным Наума является следствием небольшой диссоциации
паров. '.Факт, что нитрогликоль менее склонен к разложению,
чем нитроглицерин, был подтвержден определением концентра-
ции водородных ионов при 75 и ПО01. Среднее место по чув-
ствительности занимает технический динитрохлоргидрин с 30%
нитроглицерина. Согласно данным Костевича чистый жид-
кий нитрогликоль меньше действует на сталь и на сплав для
гильз, чем нитроглицерин, в тех же условиях.
*Metz, Priifung der chem. Bestandigkeit von Pulvern u. Sprengstoffen',
Z. f. Schiess- u. Sprw., 1929, 337.
V. Прочие взрывчатые эфиры спиртов
253
Из сравнения с .различными стандартными взрывчатыми веще-
ствами видно, что нитрогликоль недостаточно чувствителен
к удару- Так, испытания, произведенные Бурктардтом на
швейцарском динамитном заводе в Ислетене с 0,1 г взрывчатого
вещества и падающим грузом в 5 кг при температуре 10—11е,
дали следующие результаты:
Нитроглицерин..................................
Смесь нитроглицерина и иитрогликоля 3:1........
Нитрогликоль...................................
Пенгаэритриттетранитрат........................
Триннтрофенилметилнитрамин.....................
Тринитротолуол.................................
5 см
5,5 „
7 „
27 ,
31 „
ИО „
Из табл. 9 (на стр. 146) видно, что нитрогликоль, выделяющий
1655 б. кал тепла на 1 кт, является одним из наиболее мощных
и бризантных взрывчатых веществ; по расширению в свинцовой
бомбе он превосходит даже гремучий студень. Правда, если
отнести это расширение к единице объема взрывчатого веще-
ства, т. е. к 1 л, то гремучий студень все же останется на первом
месте. Скорость детонации нитрогликоля, так же как и
у нитроглицерина, имеет высший и низший пределы, хотя склон-
ности к более быстрому распространению взрывной волны в та-
кой сравнительно подвижной жидкости, какой является динитрат,
отрицать нельзя х.
f-нитроэтилнитрат CHaNOa— СН»О NOa, близкий по своим взрывчатым
свойствам к гликольдинитрату, является интересным соединением смешан-
ного типа, которое в качестве эфира азотной кислоты дает цветную реак-
цию с дифениламином, а как .первичное нитросоединение реагирует в ще-
лочном растворе с .диазосоединениями; нитроэтилнитрат получен Вилан-
дом1 2 в «виде бесцветного масла с температурой кипения 120—122° при
17 мм. Удельный вес его равен 1,47. Пары нитроэтилнитрата обладают
чрезвычайно резким запахом и очень ядовиты; стоит только нанести не-
сколько капель его на пятиокись фосфора, как появляется невыносимый за-
пах нитроэтилена.
Гликольмононитрат СНаОН CHaONOs, являющийся эфиром азот-
ной кислоты и гликоля, представляет собой бесцветную со слабым арома-
тическим запахом жидкость удельного веса 1,35; благодаря низкому кисло-
родному балансу .в 37% и большой растворимости в воде никакого значе-
ния в технике взрывчатых веществ не имеет. Большой интерес как сурро-
гат для замены нитроглицерина в порохе представляет диэтиленгли-
кольдинитрат, образующийся как побочный продукт при получении
тетранитродиглицерина3, и затем моно- и динитрофенилгликольдинитрат 4.
Мети л нитрат СНзО - NO», простейший представитель жирногэ
рядаs, получается при осторожной перегонке метилового спирта с обыкно-
1 Rep. investig, 2935 (1929); The effect of substituting Glycoldinitrate in
permissible explosives.
2 Ber. 53, 206 (1920).
3 W. Rinkenbach и Aaronson, Ind. Eng. Chem., 1931, 160.
4 Герм. пат. 558126 (1931) (Westf.-Anh. Spr. A.-G.).
5 Подробнее о моно- и лолизамещенных эфирах азотной кислоты см.
Наум, Нитроглицерин и нитроглицериновые взрывчатые вещества. Гос-
химтехиздат, 1934. Прим. ред.
254
Нитроглицерин
венной азотной кислотой удельного веса 1,4 <и небольшой примесью моче-
вины (для связывания образующейся в качестве промежуточного продукта
азотистой кислоты, наличие которой приводит к разложению, сопрово-
ждающемуся взрывом) в виде бесцветной жидкости с приятным запахом,
кипящей при 65°. Пары метилнитрата чрезвычайно взрывчаты, а в жидком
виде (d = 1,21) метилнитрат взрывает уже от слабого термического
импульса, причем звук напоминает взрыв нитроглицерина (взрыв в Сен-
Деии в 1874 г.). Из-за своей чрезвычайной летучести этот эфир азотной
кислоты и метилового спирта не нашел практического применения, хотя
нет ни одного равного ему -по силе .взрывчатого вещества, которое полу-
чалось бы столь быстрым и простым путем, заключающимся в одной пере-
гонке. То' же можно сказать о кипящем при 86° и еще менее растворимом
в воде эти л нитрате, <к применению которого побуждают легкость и
дешевизна его производства.
Все алифатические эфиры азотной кислоты,
являющиеся жидкостями, легко детонируют. Уже под
действием самого маленького капсюля-детонатора № 1 они на-
цело разлагаются. Недаром особым по сравнению с большин-
ством других взрывчатых веществ преимуществом нитроглице-
рина является способность легко и надежно поддаваться взрыву.
Недавно возникшая идея «сенсибилизации» нитроглицериновых
взрывчатых веществ примесью твердых высокобризатных нитра-
тов (как при «пентринизации» и «гексонитизации») в сущности
излишня и ошибочна, так как нитроглицерин с примесью таких
веществ ни в коем случае не разлагается более легко и совершенно
на углекислоту и воду, а лишь быстрее и надежнее достигает
высшего предела детонации. Вместо того чтобы заниматься во-
просами «сенсибилизации», следовало бы говорить об увеличе-
нии скорости детонации и об обеспечении бризантности.
2. Пентаэритриттетранитрат, или нитропентаэритрит (пентрит)1
Значение для будущего, которое имеет этот твердый нитрат,
употребляемый в виде пен тринита или какой-либо другой
флегматизированной смеси, оправдывает подробное описание
этого наиболее бризантного из всех технических
взрывчатых веществ соединения, в частности также и потому,
что пентрит является первым взрывчатым веществом, полученным
синтетически из таких материалов, как уголь, вода и воздух.
Исходным продуктом служит твердый кристаллический
четырехатомный спирт — пентраэритрит, который нигде в при-
роде не встречается и производится синтетическим путем. Впер-
вые синтез этого вещества был предложен в 1891 г. Т о л л е н-
сом и Вигандом2 3; в 1916 г. автор8 опубликовал способ
приготовления пентаэритрита в полузаводском масштабе.
1 Это же взрывчатое вещество называется еще тетранитропентаэритрит,
иногда нитропента; в русском языке установился термин тэн. Прим. ред.
2 Annalen, 265, 31g—319 (1891) и 276, 58 (1893).
3 г. f. Schiess- u. Sprw., 1916, 182—184.
V. Прочие взрывчатые эфиры спиртов
255
Образование четырехатомиого спирта, пентаэритрита, происхо-
дит в щелочнэм растворе по уравнению:
Формальдегид Ацетальдегид Вода Пентаэритрит Муравьиная Известь
кислота
4СН,О + СН3СНО + Н.2о = С (СН2ОН)4 + НСООН +V2CaO
120,08 + 44,03 + 18 = 136,10 + 46,0 + 28.0
10 кг 40“'с-ного формалина и 1,467 кг 4,533 кг 1,532 кг 0,933 кг
ацетальдегида пентаэритрита
На практике формальдегид, а также известь, которая в форме извест-
кового молока (гидроокиси кальция) употребляется для перевода образую-
щейся муравьиной кислоты в соответствующую соль, берутся с некоторым
избытком. На 10 кг 40%-ного формальдегида берут поэтому всего около
1,4 кг ацетальдегида и минимум 1,1 кг извести, вместо полагающихся по
уравнению 0,93 кг. Гашеная известь размешивается с 16 л воды в извест-
ковое молоко, и к нему медленно или при охлаждении приливают раствор
формалина, так чтобы температура не превышала 15°. Затем при пере-
мешивании и при той же температуре прибавляют 1,4 кг ацетальдегида,
растворенного ft 5 л воды; после этого температуру доводят до 40°.
Согласно новому рецепту1 можно обойтись значительно меньшим количе-
ством воды, если к суспензии 800 г параформальдегида и 210 г ацеталь-
дегида в 5,5 л воды медленно при 35е прибавлять 180 г СаО. Выход
продукта при работе по этому рецепту составляет 54%; температура пла-
вления 250°.
Целесообразнее однако получать пентаэритрит по новому непрерыв-
ному способу, где сырой пентаэритрит в твердом состоянии пропу-
скается через сушильные вальцы. Однако дальнейшая очистка и перекри-
сталлизация, имеющие целью отделение от твердого спирта примеси му-
равьиной кислоты и извести, составляют отдельные операции, которые
могут быть выполнены лишь обычным путем и нарушают непрерывность
процесса.
Даже перекристаллизованный, очищенный пентаэритрит не
имеет резкой температуры плавления и обычно спекается
в интервале 238—248°. Как показали новейшие исследования2,
Наряду с пентаэритритом образуется не вполне удаляемый даже
при перекристаллизации дипеитаэритрит, который пред-
ставляет собой эфирный ангидрид, получающийся при взаимо-
действии двух молекул пентаэритрита. Это соединение, содержа-
щее шесть гидроксильных групп, плавится в чистом состоянии
при 221°, тогда как химически чистый пентаэритрит,
полученный сублимацией в высоком вакууме при 130°, плавится
лишь при 260° (перекристаллизация дает температуру плавления
не выше 254°). Диаграмма плавкости бинарных смесей показы-
вает, что примесь 5% дипентаэритрита снижает температуру пла-
вления пентаэритрита до 251°, а 10% дипентаэритрита — до 235°.
Технический пентаэритрит часто содержит 5—10% дипентаэри-
трита; присутствие его не отражается однако на процессе нитра-
ции и не ухудшает заметным образом действия полученного
нитрата.
1 S ch u rink, Organic Synthesis I, 417 (1932); см. русский перевод:.
Синтезы органических препаратов, т. 1, стр. 166 (1932).
2Friederich и Brun, Вег., 1930, 2681; L. Ebdrt, Вег., 1931, 114..
256
Нитроглицерин
Нитрация пентаэритрита протекает по уравнению:
С(СН2ОН)4 + 4HNO3 = C(CH2ONO8)4 + 4Н..О
136,10 252,1 316,094 72,1
Теоретически . . 100 185,2 232,3 52,9 г
Практически . . 100 г 400 дм3 225 г = 97% предварительно
промытого продукта
216 г — 94% стабилизированного
продукта
Пользуясь исходным продуктом с температурой плавления
240—248°, выход в производстве можно несколько увеличить.
В действительности выход еще больше, так как пентаэритрит со-
держит дипентаэритрит:
Ди пентаэритрит Дипентаэритритгексанитрат
С-10Н22О7 6‘lNOg = С10Н|(;%О1,) -J- 6НО,,
100 148,7 206,2 42,5 г
Если скомбинировать оба уравнения для технического пента-
эритрита (темп. пл. 235°), что соответствует 90% пентаэритрита
и 10% дипентаэритрита, то наибольший возможный выход равен
лишь 229,7%, т. е. вместо указанных выше 97 и 94% следует счи-
тать соответственно 98 и 95%.
100 г порошкообразного пентаэритрита1 постепенно вносят -в 400 см3
дымящей азотной кислоты (уд. в. 1,51—1,52), причем следует позаботиться
о том, чтобы не дать температуре превысить 25° (для чего необходимо
охлаждение). В этом случае достаточен 3,3-кратный избыток азотной кис-
лоты; если взять кислоты меньше чем 400 см8 или кислоту 'меньшей кон-
центрации (ниже уд. в. 1,48), то легко может иметь место окисление и
перегрев содержимого, тогда как при той же концентрации, но при более
высокой температуре нитрации возникает опасность воспламенения и даже
взрыва загрузки. При применении мешалки со взбалтывающим приспо-
соблением нитрация заканчивается в течение % часа; при охлаждении
ледяной водой или рассолом — еще скорее. К желтой реакционной смеси,
в которой эфир находится отчасти в растворенном состоянии, отчасти
в виде суспензии кристаллов, прибавляют при перемешивании 400 см8
концентрированной серной кислоты, причем в данном случае температура
поддерживается не выше 25°. 'Пентаэритриттетранитрат выделяется в виде
массы мелких кристаллов, и реакционная жидкость осветляется. Пента-
эритриттетранитрат может быть быстро отделен от кислотной смеси филь-
трованием через асбест или стеклянный нуч-фильтр (емкостью до
2,5 л). После тщательного отсасывания при помощи водоструйного насоса
кристаллическую массу, содержащую еще значительное количество смеси
серной и азотной кислот, вносят в литр ледяной или двойное количество
водопроводной воды и быстрым перемешиванием и погружением предот-
вращают возможность разложения, сопровождающегося выделением нитроз-
ных газов. Пентаэритриттетранитрат, осаждающийся на дне сосуда в виде
белого порошка, .промывается на нуч-фильтре с обыкновенным бумажным
фильтром большим количеством воды почти до нейтральной реакции.
Сырой продукт всегда содержит небольшое количество кислоты, кото-
рая полностью не удаляется ни при нагревании с водой, ни даже с рас-
‘Stettbacher, Z. f. angew. Chemie, 1928, 716—718; Z. f. Schiess- u
Sprw., 1928, 345—348.
V. Прочие взрывчатые эфиры спиртов
257
твором соды. Окончательная стабилизация возможна только в среде рас-
творителя, так как в этих условиях кислота легче поддается нейтрализации.
Для этой цели растворяют 100 г сырого нитропентаэритрита, не высушен-
ного и могущего содержать 16—25% воды в не менее чем 300, лучше
в 400 см8 ацетона в колбе с обратным холодильником, добавляют 2—3 г
измельченного карбоната аммония и кипящий раствор (желтая, изменив-
шаяся окраска которого указывает на нейтрализацию кислоты) сливают
через воронку для горячего фильтрования с бумажным- фильтром в 800 см8
дестиллированной, непрерывно размешиваемой воды. Пентаэритриттетра-
нитрат почти количественно выделяется ® виде мелких кристаллов, еще
раз промывается на нуч-фильтре водой и после этого сушится. Преиму-
щества, приписываемые недавно предложенному способу перекристаллиза-
ции из нитробензола1, докажет только опыт.
Подобным же способом осуществляется производство пен-
трита и на заводе. Сейчас ведутся опыты по непрерывной
нитрации пентаэритрита, отчего значительно увеличилась бы
безопасность производства пентаэритриттетранитрата — как и для
всех подобного рода непрерывных процессов, при которых избе -
гается местное скопление опасных веществ. Такой способ как
будто приобрел промышленное значение и дает 98% выхода ни-
трата.
Каждый пентритный завод имеет установку для переработки
ацетона, на который из водного (приблизительно 30%-ного
раствора ацетона) регенерируется 96%-ный ацетон. Стабилизи-
рованный пентаэритриттетранитрат образует белую мелко-
кристаллическую, отчасти порошкообразную, массу, имеющую
гравиметрическую плотность 0,2—0,3. Он нерастворим в воде по-
добно нитроглицерину, трудно растворим в спирте и эфире и
легко — только в ацетоне, служащем хорошим растворителем для
всех без исключения взрывчатых веществ, представляющих со-
бою индивидуальные химические соединения. Твердый эфир уже
при комнатной температуре несколько летуч и частично субли-
мируется цри нагревании до 75°. У чувствительных людей он,
как и нитроглицерин, вызывает головную боль, однако его фи-
зиологическое действие значительно слабее, чем нитроглицерина.
Игольчатые кристаллы имеют удельный вес 1,75—1,77; удельный
вес примешанного к нему дипентаэритритгексанитрата 1,63. Пен-
трит плавится при 141—142° в тяжелое бесцветное масло, кото-
рое при охлаждении закристаллизовывается вновь. Выше темпе-
ратуры плавления начинается разложение, сопровождающееся
выделением пузырьков газа, что при 160—170° приводит к вспе-
ниванию, вызываемому разложением с отщеплением NOe. В ко-
личестве нескольких граммов в пробирке на голом пламени га-
зовой горелки пентрит горит подобно 80/20 пентриниту сильным,
сопровождаемым резким звуком пламенем; при медленном раз-
ложении на проволочной сетке в пламени газовой горелки взры-
вает при определенной температуре чрезвычайно бризантно. По-
дожженный пентрит по данным официальных испытаний взры-
вает лишь в количестве не меньшем чем 1 >кг. Благодаря симме-
Англ. пат. 378500 (1931).
17 Зак. 3171. — Штетбахер.
258
Нитроглицерин
тричному строению пентрит значительно более стоек, чем все
до сих пор известные алифатические нитраты: после 8-часового
нагревания до 100° химическая стойкость его .не изменяется;
4-часовое выдерживание при 120° ведет к начинающемуся вы-
делению окислов азота (Метц). Температура плавления нитро-
пентаэритрита в присутствии дипентаэритритгексанитрата пони-
жается очень незначительно. Так например смесь 80% пентрита
и 20% дипентагексаэфира плавится при 134° г.
О.Л-ОН,С. ^CHjjO-NOa
o2n - ОН,с/ \СН2О • no2
/CHjjO • NO,
с—сн2о - no2
%си2о • no2
сн2
/°
/СН2
с-сн2о • no2
^CHjO • NO2
ch,o-no2
/СН2О • NOg
C<CHjO no2
\ch2
н I
c——о
/CHfiONOp
c<ch2o-no;
xCH2ONO2
гентаэрнтриттетранитрат, темп,
пл. 142°
„центрированные связи4-
дипентаэритриттетра-
нитрат, темп. пл. 75°
ангидроэниеагептитпента-
ннтрат, темп. пл. 132°
Кислородный баланс ....
Расширение в см3..........
Скорость детонации в м/сек .
Пентаэритрит-
тетраиитрат
-10,1%
470
8340 (d = 1,71) 7410 (d = 1,59)
Дипеитаэритрит-
гексаиитрат
— 27,5%
380
Аигндроэнне-
агептитпента-
нитрат
— 30,0%
Благодаря тому что дипентаэритритгексанитрат в 2 раза менее
чувствителен к удару и к трению, чем тетранитрат, и его темпе-
ратура воспламенения примерно на 100° выше, он в известной
мере оказывает на пентрит флегматизирующее действие. Такому
желательному свойству противополагается однако очень незна-
чительная скорость детонации, так что примесь дипентагексани-
трата к пентриту в количестве 10% уже оказывается заметной.
Так как дипентаэритритгексанитрат растворим в азотной кислоте
значительно больше, чем пентрит, то часть его остается в отра-
ботанной кислоте, т. е. тетранитрат содержит дипентагексанитрат
уже в меньшем количестве, чем можно было ожидать по содер-
жанию обоих спиртов .в исходном продукте. Поэтому мы не со-
вершим ошибки, если примем, что в техническом стабилизиро-
ванном пентрите содержится максимум 5% дипентагексанитрата,
что соответствует дефициту кислорода в 11,0%. С точки зрения
взрывной техники разница между химически чистым и техни-
ческим пентритом (в противоположность тетрилу) настолько не-
значительна, что она не играет никакой роли. Производившийся
в Швейцарии для военных целей продукт, которым автор поль-
* Brun, Die sprengtechnischen Eigenschaften des Dipentahexanitrates, Z. f.
Schiess- u. Sprw., 1932, 73—67.
V. Прочие взрывчатые эфиры спиртов
259
зовался при опытах с пентринитом, плавился обычно при 142°
и являлся таким образом химически чистым веществом. Равным
образом температура плавления большой французской партии
пентрита, имевшего слабую окраску, колебалась в пределах
141,5—142°.
Ангидроэннеагептитпентанитрат. Подобно кон-
денсации с образованием пентаэритрита из ацетона и формаль-
дегида может быть получен эннеагептитангидроспирт с пятью
гидроксильными группами, пентанитрат которого (см. приве-
денную выше формулу) образует молекулу с центральным обра-
зованием в форме цепи. Благодаря большому недостатку кисло-
рода мощность гептитпентанитрата значительно меньше, чем
у пентрита *, но тем не менее больше, чем у дипентагексанитрата
или тетрила (рис. 20). Вопрос о применении его на практике не
может быть поставлен из-за низких выходов исходного про-
дукта, имеющего довольно сложную молекулу и помимо того
плохо кристаллизующегося.
В качестве одного из наиболее бризантных и
обладающих одной из самых больших скоро-
стей детонации веществ пентрит нашел себе широкое
применение в качестве примеси к другим взрывчатым веществам.
Столь сильный взрыв, который сопровождает детонацию этого
вещества (рис. 37), не может дать ни одно другое взрывчатое
вещество; это свойство пентрит сохраняет даже и зимой цри
низкой температуре. На рис. 101—404 изображены результаты
детонации 50 г взрывчатого вещества, охлажденного
твердой углекислотой до —60, —70°, в железном
тигле, прикрытом свинцовой пластинкой, с помошью капсюля-
детонатора № 8 на 10-Л1М железной пластинке 1 2 3.
Рис. 101 дает ясное представление об «ослабляющем» дей-
ствии, оказываемом нитроклетчаткой на нитроглицерин, в то
время как достаточное количество прибавленного пентрита обес-
печивает даже в самых трудных случаях абсолютную бризант-
ность. Желатинированные и нежелатинированные динамиты,
имеющие в своем составе 10% кристаллического пентрита, на-
званы по предложению автора пентринитами. Пентринит
является практическим осуществлением нобелевской идеи
динамита, поскольку пентринит при любой продолжительности
хранения в любом климате и для любого диаметра патрона по-
стоянно детонирует с наивысшей возможной скоростью8.
Подобно коллоксилинам пентрит, обладающий меньшим дефи-
цитом кислорода, дает с нитроглицерином идеально распадаю-
щиеся смеси, запас энергии которых несколько больше, чем
число больших калорий обоих компонентов:
1 Stettbacher, Pentrinit als Geschossfiillmitel, I и II, Chem. Ztg., 1929,
533 и 554.
2 Hochbrisanzstudien III, Z. f. Schiess- u. Sprw., 1931, 8—10.
3 Der Kampf urn das Pentrinit, Chem. Ztg., 1931, 653 и 671.
17*
260
Нитроглицери н
Пентрит Нитроглицерин
C(CH.,NOs)4 4- 4CgH5(NO3)g = 17СО» + 14H2O4-8N»
316,094 908,24
25,82% 74,18%
24,25% 75,75% для чистого пентрита с 5% дипента-
гексанитрата соответственно 11% не-
достатка кислорода.
Рис. 102. Нитроглицерин,
замороженный до твер-
дости стекла.
Рис. 101. Трудно замер-
зающий гремучий сту-
день 93,3/6,7 (сильно за-
мороженный).
Рис. 103. Желатинпеитри-
иит 50/50 (замороженный
до твердости камня).
Рис. 104. Желатинпентри-
иит 50/50 с 23,6% амми-
ачной селитры.
Рис. 101—104. В каждом случае 50 г взрывчатого вещества, охлажденного
до—70°, подвергнуто детонации в железном тигле, покрытом дырчатой
свинцовой крыщкой, на 10-лас железной пластинке.
Так, по определению Швейцарского военного департамента
расширение для зарядов капсюлей-детонаторов при взрыве на
свинцовой пластинке, диаметр пробоин и потеря в весе соста-
вляют:
Пентрит.......................
Пентрит с 20% нитроглицерина .
Тетрил .......................
30,4 см* 16,8 мм 5 г
33,5 „ 17,5 . 6 .
28,0 „ - -
Эти числа показывают, «насколько 80/20 пентринит, пред-
ставляющий собой простую смесь двух различных по своему
V. Прочие взрывчатые эфиры спиртов 261
агрегатному состоянию, но химически родственных эфиров азот-
ной кислоты, взрывает сильнее, чем чистый пентрит.
3. Маняитгексанитрат CH2ONO2 — (СНОЬЮг)4 — CH2ONO2
Маннитгексанитрат, обычно называемый нитроманнитом, был
открыт вскоре после нитроглицерина, в 1847 г., Собреро и
предложен в качестве превосходной замены для гремучей ртути
в ударных составах. Из всех алифатических эфиров азотной кис-
лоты нитроманнит один является высокомолекулярным веще-
ством, которое может быть получено в химически чистом виде;
это единственное взрывчатое вещество, обладающее согласно
уравнению горения избытком кислорода, равным 7%. Чрезвы-
чайно ценный с точки зрения теоретической нитроманнит тем не
менее не имеет никакого практического значения. Все же дадим
о нем некоторые сведения.
Исходным продуктом является d-м а н н и т, гексоза, которая
добывается из сока манны в Сицилии. Сбыт этого продукта на
мировой рынок производится через гавань Палермо. В 1927 г.
он достигал 15 110 кг стоимостью 915 000 лир. Чистый маннит,
транспортируемый обычно в виде конусов, подобных сахарной
голове, кристаллизуется в иглах или призмах, легко растворим
в воде и плавится в химически чистом виде при 166°, а чистый
продажный продукт при 162—166°.
Нитрация маннита протекает так же, как и для пентаэритрита,
но отделение объемистого и тестообразного склеивающегося
нитроманнита идет хуже, чем отделение крупнокристаллического
и тяжелого центрита:
С6ЩОН)е + 6HNO3 = C(,Hb(ONO2)g -|- 6Н2О
182.11 378,12 452,11 108,12
100 20.78 248,4 —
37,5 г чистого раздробленного маннита медленно вносятся порциями
при взбалтывании и охлаждении водой в 125 см’ дымящей азотной кисло-
тый удельного веса 1,5, помещенной в %-л колбу. Сахар быстро раство-
ряется с небольшим выделением тепла. Когда весь маннит растворится,
доливают в 3—4 приема при сильном встряхивании 200 см8 концентриро-
ванной серной кислоты: после первых 40—50 см® серной кислоты все
содержимое колбы превращается в почти твердую массу, которую энер-
гичным взбалтыванием и одновременным охлаждением водой нужно пре»
дохранить от местных перегревов. После прибавки следующих порций
серной кислоты осадок вновь становится более подвижным, и наконец
после прибавления 9—10 вес. ч.1 он становится пригодным для фильтрации.
Отработанную кислоту возможно лучше отсасывают на нуч-фильтре (с пред-
варительно пронитрованным круглым фильтром или толстым асбестом),
затем все еще сильнокислое содержимое нуч-фильтра делится на 6—8 ч.
и смешивается приблизительно с IV2 л холодной воды, после чего вновь
отсасывается на нуч-фильтре и несколько раз промывается водой. Для
удаления последних остатков кислоты нитроманнит вновь суспендируют
в воде и прибавляют раствор карбоната аммония до щелочной реакции
(отсасываемая вода должна давать сильную щелочную реакцию на метил-
* По оригиналу нельзя понять,., какое вещество добавляется в коли-
честве 9—10 вес. ч. Повидимому серная кислота. Прим. ред.
262
Нитроглицерин
оранж), раствор фильтруют на нуч-фильтре и осадок промывают чистой
водой. После сушки при 30—40° .маннитгексанитрат получается в виде
рыхлого, совершенно белого тонкого порошка. Выход 89 г, соответствую-
щий 238%', или 96% от теории.
Для того, чтобы получить совершенно чистый нитроманнит,
содержащий теоретическое количество азота, т. е. 18,58%, его
нужно один или два раза перекристаллизовать из кипящего
спирта, растворяя полученные 89 г в 600 см3 кипящего 90%-ного
или более крепкого спирта, при добавлении 0,5—1 г раздроблен-
Нитроманиит. Тетранитропентаэритрит.
Рис. 105. 18 г каждого из указанных веществ (а = 0,7) подвергнуто
детонации в железном тигле на 1-мм железной пластинке.
кого карбоната аммония и отфильтровать через горячую во-
ронку; нитроманнит быстро выделяется при этом в виде объеми-
стой массы мелких игольчатых кристаллов. Остающийся в ма-
точном растворе нитроманнит лучше всего выделять не выпа-
риванием, а разбавлением водой. Потеря при перекристаллиза-
ции достигает 2—3%.
Выкристаллизованный или осажденный из спирта маннитгек-
санитрат представляет собой объемистую, совершенно белую
массу, нерастворимую в воде, мало растворимую в холодном
спирте и хорошо растворимую в кипящем спирте, эфире и осо-
бенно в ацетоне. Однократно перекристаллизованный нитроман-
нит плавится при 110°, а химически чистый продукт при 112°.
Удельный вес кристаллов не менее 1,72 и таким образом не
вполне соответствует удельному весу пентрита. С нитроглице-
рином и нитрогликолем нитроманнит образует (растворимость
его в смеси нитроглицерина и нитрогликоля довольно значи-
тельна) пластическую массу, похожую на пентринит, однако бри-
зантность подобной смеси при том же содержании твердого гек-
санитрата оказывается меньше (ср. рис. 113 и 114). По своим
взрывчатым свойствам (табл. 9) нитромавнит ближе всего под-
ходит к нитроглицерину; однако чувствительность
к удару у него больше, а химическая стойкость благо-
даря вдвое более длинной открытой углеродной цепи значи-
VI. Другие высокобризантные взрывчатые вещества
263
гельно меньше. Из двух последних обстоятельств, не говоря
уже о цене нитроманнита, ясно, почему он не мог найти себе
до сих пор промышленного применения *.
4. Нитросахар и нитрокрахмал
В США с 1911 г. в качестве примеси к безопасным взрывча-
тым веществам употребляются такие высокомолекулярные эфиры,
как нитрованный сахар и особенно нитрованный крахмал1 2. Го-
воря о нитратах сахара, во всех случаях имеют в виду
растворы нитрованной сахарозы (тростниковый сахар, свекло-
вичный сахар) в нитроглицерине: рафинированный сахар в виде
мелкого порошка растворяется в количестве 20—25% в нагретом
глицерине, нитруется аналогично чистому глицерину и промы-
вается. Выход едва достигает 150% против теоретических 192%
гептанитрата сахара. Маслообразный нитросахар3 вдвое более
вязок, чем нитроглицерин; он обладает взрывчатой силой, при-
близительно равной взрывчатой силе нитроглицерина, и частично
применялся во время войны в целях экономии запасов глицерина.
Однако благодаря его очень незначительной стойкости, требую-
щей обязательной добавки дифениламина и пониженной в жела-
тинированном состоянии детонационной способности, в Европе
совершенно отказались от употребления нитросахара.
Большое значение и все растущее практическое применение
имеет нитрокрахмал4, также употребляемый в качестве при-
меси к порошкообразным безопасным взрывчатым веществам. Он
приготовляется в США из обычного продажного крахмала пу-
тем нитрации различными способами смесью серной и азотной
кислот. Нитрокрахмал шодобно нитроклетчатке представляетсобой
смесь продуктов различной степени нитрации, содержание азота
в которых колеблется в пределах 12—13,3% и в среднем соста-
вляет 12,6%. Имеет вид бледножелтого порошка, обладает не-
большим удельным весом (1,1), нерастворим в воде и эфире,
растворим в спирто-эфирной смеси и ацетоне.
VI. Другие высокобризантные взрывчатые вещества
и смеси
1. Эфиры спиртов и хлорноватой и хлорной кислот
Теоретически рассуждая, для образования взрывчатого вещества хлор-
новатая и хлорные кислоты пригодны гораздо более, нежели азотная кис-
1 Почему этот нитрат все же является предметом патентных заявок
последнего .времени, остается непонятным, так как известно, что по патент-
ному праву .всех стран требуется, чтобы предметом заявки было новое
и по крайней мере практически осуществимое предложение.
2 Ch. Е. Reese, 25 year’s progress in explosives, Journ. Franklin Inst.,
1924, 745—768.
3 Hayм, Нитроглицерин и нитроглицериновые взрывчатые вещества,
Госхимтехиздат, 1934. См. далее ам. пат. 1811633 (1931) и 1852041 (1932)
Hercules Powder Со.
4 Taylor u. Rinkenbach, Explosives, Bull. 219 Bureau of Mines, 1923,88.
264
Нитроглицерин
лота, та-к как реакции образования этих кислот, за исключением хлорно;
кислоты, сильно эндотермичны и при разложении подобного рода соеди-
нений, помимо теплоты окисления, выделяется еще значительное количе-
ство освобождающейся молекулярной энергии. Наиболее пригодной могла
бы быть богатая кислородом хлорноватая кислота, эфиры которой
являлись бы сильнейшими взрывчатыми веществами, если бы они обладали
достаточной стойкостью. Однако достаточно стабильными оказываются
только эфиры хлорной кислоты; их пригодность для целей взрывчатой
техники выявил еще Б е р т л о; он рекомендовал идеально разлагающуюся
смесь из 2 молей мети л перхлората и 1 моля эти л перхлорат а.
Перхлорат монохлоргидрина глицерина СНгО—СНОН—
—СНг - СЮ«—бесцветное тяжелое масло со слабым запахом — взрывает
еще более оглушительно, чем нитроглицерин. При соприкосновении с пла-
менем он сгорает очень бурио, так же как и студни, получаемые с по-
мощью нитроклетчатки. Его значение умаляется однако большой чувстви-
тельностью к влаге (легкая омыляемость), так что возможность практиче-
ского применения этого соединения заранее представляется сомнительной.
Трилерхлор ат глицерин вообще не может быть получен, так как
он гидролизуется в момент образования.
2. Циклотриметилентринитрамин, или гексоген
Это нитросоединеиие, изображаемое нижеследующей пред-
полагаемой формулой, наряду с пентритом является одним из
наиболее выдающихся представителей бризантных взрывчатых
веществ и вследствие этого, несмотря на свое до сих пор скорее
теоретическое, чем практическое, значение, заслуживает более
подробного описания. Это соединение впервые было получено
н 1898 г. Геннингом1 нитрацией гексаметилентетрамина.
Рецепт, описанный в патенте, оказывается однако недостаточ-
ным, и процесс лучше всего вести следующим образом:
Сложный процесс нитрации суммарно может быть выражен уравнением:
Г екса м етилентетр амии
Цнклотри метилен-
трииитраммн
no2
I
/ N \
СН, СН,
O2N — N N—NO2
х-сн/
Гексоген 100 -р 269,9 = 158,5
Пентрит /100 -}- 185,2 = 232,2
^пентаэритрит
/ т
-Ь 6Н.2О + ЗСО, 4- 2 Ы»
Герм. пат. 104280 (1898) д-ра G. F. Henning, Берлин.
VL Другие высокобризантные взрывчатые вещества 265
Так как почти половина молекулы исходного вещества разрушается,
то и расход азотной кислоты оказывается несоразмерно большим, а выход
нитросоединения — соответственно незначительным. Помимо этого недо-
статком является образование значительного количества воды и выделение
газа, что вместе с избытком теплоты реакции мешает правильному взаимо-
действию с азотной кислотой, так что нитрация гексогена протекает зна-
чительно хуже, чем отлично разработанный процесс получения пентрита* 1.
В %-л колбе растворяют 100 г гексаметилентетрамина
в 400 см3 воды. Растворение ведется при слабом нагревании. Колбу поме-
щают в ледяную воду и -постепенно прибавляют азотную кислоту7 средней
концентрации (1,4) так, чтобы температура поднялась до 10—15°, самое
большее 20°. Содержимое колбы постепенно превращается в белую каши-
цеобразную массу, которую после прибавления новой порции кислоты вся-
кий раз следует взбалтывать. Когда наконец будет прибавлено 250 см®
азотной кислоты, содержимое колбы переносится на нуч-фильтр, отсасы-
вается через обыкновенный круглый фильтр, промывается 5—6 раз ледяной
водой и столько же раз 90%-ным спиртом, предварительно охлажденным
с помощью льда; всего на промывку уходит около 150 см® спирта. Про-
питанный спиртом нитрат гексаметилентетрамина -раскладывается на филь-
тровальной бумаге и сушится при 30—40°. Из прозрачного водного
фильтрата при добавлении к нему промывного спирта выделяется еще
некоторый остаток блестящих чешуйчатых кристаллов соли, который и
присоединяют к основной массе. Выход равен 175 г нитрата, 'слабо
пахнущего формальдегидом; азотнокислая соль невидимому довольно
стойка и может <в течение месяцев храниться при комнатной температуре.
Если нитрат воспламенить, то он горит светящимся некоптящим пламенем.
Нитрацию выгодно проводить с помощью возможно более сильно охла-
жденной азотной кислоты и лучше всего—пользуясь значительным избытком
кислоты. При 15° .в конце нитрации «вследствие повышения температуры
легко может иметь место вспенивание. При 20 или 25° уже следует опа-
саться грозящего продукту разложения, если немедленно не позаботиться
о сильном охлаждении. 175 г полученного гексаметилентетраминнитрата
порциями загружают в 450 с*»3 дымящей азотной кислоты удельного веса
1,51 при постоянном внешнем охлаждении льдом, с тем чтобы температура
не подымалась выше 10°. После каждой вновь добавленной порции содер-
жимое колбы встряхивается до тех пор, пока прекратится вспенивание и
все перейдет в раствор. Сопровождающее -каждую операцию выделение
газов объясняется окислением метиленовых групп и гексаметилентетрамина.
Под конец нитрации замечается помутнение и выделение кристаллов (а если
было слишком мало кислоты, то и обесцвечивание). Продукт реакции при
перемешивании переносят в 1 л ледяной -воды, причем гексоген полностью
выделяется в виде белой мелкораздробленной суспендированной массы.
Его отсасывают, промывают несколько раз холодной водой и снова разме-
шивают почти свободный от кислоты продукт с водой, к которой для
нейтрализации -последних остатков азотной кислоты прибавлено несколько
граммов карбоната аммония. Обработанный щелочным раствором и вновь
промытый на нуч-фильтре водой продукт подвергается стабилизации
основательным 8—10-кратным кипячением с дестиллированной водой. После
сушки получается 88 г циклотриметилентринитрамина в виде белого по-
рошка. Почти половина взятого нитрата разложилась со вспениванием под
действием дымящей азотной кислоты. В целях очистки можно раство-
рить 50 г сухого нитропродукта в 400 см® свежеперегнанного ацетона
•(обратный холодильник) и отфильтровать в 2-кратный объем дестиллиро-
ванной воды-; выделяющийся при этом почти количественно гексоген про-
мывается на нуч-фильтре водой и сушится. Большие кристаллы получаются
непосредственно из раствора в ацетоне. Прокипяченный сырой продукт
плавится с разложением при 200—201°, перекристаллизованный из аце-
тона—при 200°._____________________________
1 Stettba cJi е г, Мёт. de i’Art. frang., 1932, тетрадь IV.
266
Нитроглицерин
Свойства. Гексоген, стабилизированный непосредственным
кипячением в воде, представляет собой поразительно белый, без
запаха и вкуса, порошок, растворимый в воде при 20е в коли-
честве 0,01%, плохо растворимый в эфире и кипящем спирте и
хорошо растворимый только в ацетоне. Из кипящей воды (в ко-
торой он растворяется в количестве до 0,1%) гексоген выпадает
при охлаждении в виде очень мелких кристаллов, которые при
увеличении в 600 раз оказываются правильно образованными
блестящими, лучепреломляющими ромбоэдрами. Циклотримети-
лентринитрамин согласно Брунсвигу1 абсолютно стоек при
хранении и не теряет в весе даже при 152-часовом нагревании
до 110°., Однако из опытов, поставленных автором настоящей
Рис. 106. 80% тетрани-
гропентаэритрита с 20%
нитроглицерина, «7=1,22.
Рис. 107. 80% циклотри-
метилентринитрамииа с
20% нитроглицерина,
d =1,27.
30 г каждого из указанных взрывчатых веществ под-
вергнуто детонации в железном тигле на 1-мм желез-
ной пластинке.
книги, видно, что даже тщательно промытый гексоген через не-
сколько недель или месяцев приобретает в большинстве случаев
кислую реакцию, так что для действительной его стабилизации
требуется гораздо более длительная обработка кипящей водой
(в течение нескольких дней), чем при стабилизации пентрита.
Зажженный гексоген горит сильно светящимся шипящим пла-
менем, причем часть плавится и остается на подставке в виде
желтой корки. При нагревании в пробирке до температуры выше
температуры плавления начинается разложение с выделением
плотного дыма и со вспышками пламени без взрыва. Удельный
вес кристаллов 1,8, по Герцу до 1,822. Согласно данным
Авогадро даже при давлении прессования в 3800 аг нельзя
полупить удельный вес выше 1,69, Гексоген не желатинируется
нитроклетчаткой, но образует с нитроглицерином или гремучим
1 Герм. пат. 299028 (1916), Zentralstelle Neubabelsberg.
2 Швейц, пат. 88759 (1920).
VI- Другие высокобризантные взрывчатые вещества 267
студнем пластические массы (г е к с о н и т), немного более
мягкие и маслянистые, чем соответствующие пентриниты1.
По чувствительности к удару, соответствующей 29 см, гексо-
ген занимает промежуточное положение между пентритом (27 см)
и тетрилом (30 см); скорость детонации (табл. 4), если не считать
пентрита, у гексогена наибольшая. Расширение, равное 520 см3,
кажется непропорционально большим по сравнению с недостат-
ком кислорода в 21,6%, так что для этого вещества, имеющего
невыясненное до сих пор строение, следует Принимать эндотер-
мический характер образования. Новейшие указания Иццо2
и Наума8 о том, что гексоген дает расширение, равное 450
(470), а пентрит 470 (510) см8, противоречат более ранним дан-
Рис. 108. Гексогеи-тро-
тил, d = 1,15.
Рис. 109. Пентрит-тротил,
<1=1,05.
40 г каждого из указанных взрывчатых веществ взор-
вано иа 1-мм железной пластинке.
ным, а также опытам на пробивание пластинки, проведенным
автором, и требуют еще выяснения.
Несмотря на то что запас энергии гексогена выше чем у пен-
трита, примесь его в динамитах не дает того же ускорения, как
пентринит (рис. 36 и 37) из-за 'несколько меньшей скорости дето-
нации. То же самое имеет место и для сплавленных смесей с 50%
тринитротолуола (рис. 108 и 109), так что военное при-
менение гексогена вместо пентрита оказывается невыгодным.
Гексоген, исходный продукт для производства которого полу-
чается из формальдегида и аммиака, более прост и универсален,
чем пентаэритрит, был бы в некотором отношении взрывчатым
веществом будущего, если бы получение гексогена протекало без
промежуточного образования соли азотной кислоты и если бы
благодаря этому нитрация не давала столь незначительных вы-
1 Stettbacher, Der Kampf um das Pentrinit, Chem. Ztg., 1931, 654.
- Rivista d’Artigleria et Genio, 1932. 379.
3 Z. f. Schiess- u. Sprw., 1932, 230.
268
Нитроглицерин
ходов. Указанные выше теоретические сравнительные величины
показывают, что с экономической точки зрения и это нитросое-
динение неспособно конкурировать с пентритом *.
3. Взрычатые смеси, содержащие двуокись азота
Памкластит
Открытый Тюр пеном в 1881 г. панкластит, в свое время
не нашедший применения, впоследствии в форме жидкой смеси
двуокиси азота с нитробензолом и сероуглеродом был исполь-
зован французами как высокобризантное средство для снаря-
жения авиабомб. Успех этой смеси был настолько велик, что
к концу мировой войны, в 1918 г., ежедневно для этих целей про-
изводилось 80 т двуокиси азота. Такие авиабомбы содержали
большей частью нитробензол и двуокись азота
в соотношении 30 : 70 вес. ч. и обладали беспримерным бризант-
ным, дробящим действием. Снаряд конструировался таким обра-
зом, что смешение обеих жидкостей происходило в результате
действия двух пропеллеров только спустя некоторое время после
сбрасывания бомбы. Взрыватель с замедлением вызывал дето-
нацию лишь после пробития препятствия (крыша и верхний
этаж). Случалось, что бомбы не взрывали; это бывало в тех
случаях, когда1 * нитробензол замерзал на большой высоте.
Двуокись азота представляет собой при комнатной температуре
прозрачную красновато-коричневую жидкость, которая затвердевает при
—10° в бесцветные кристаллы и кипит при 21,2°. Ниже 0° существуют
только бесцветные молекулы N2O4, которые с повышением температуры
(до 150°) вновь распадаются на темные красновато-бурые молекулы NO2.
Удельный вес жидкости 1,47 при 15°. Количество теплоты, выделяющейся
при взрыве, по Касту равно +2,6 б. кал на моль жидкой N2O4; соеди-
нение само по себе ие является взрывчатым веществом, но как окисляющее
средство несомненно превосходит азотную кислоту; так, согласно Фау-
з е р у 8 синтетическое образование азотной кислоты термически протекает
по уравнению:
2КгО4 + 2Н2О + О» = 4HNOs + 18,8 кал.
В лабораторной обстановке двуокись азота в чистом состоя-
нии3 * можно получить, нагревая до красного каления предварительно вы-
сушенный азотнокислый свинец, смешанный с одинаковым объемом раска-
ленного кварцевого песка
2РЬ(КОз)а = 2РЬО + 4NO2+ О»,
и пропуская выделяющийся газ через лнбиховскнй холодильник в прием-
ник, охлаждаемый смесью льда и поваренной соли. Стеклянная реторта
лопается обычно прежде, чем разложился весь азотнокислый свинец. По-
этому оперируют с небольшими количествами (50—100 г) и, как только
колба лопнет, начинают новый процесс шерегонки. Собранная -в приемнике
1 Stettbacher, Мёт. de 1’Art. frang., 1932, тетрадь IV.
8 Die chem. Fabrik, 1932, 412.
3 Приготовление К»С>4 в совершенно чистом виде см. Lambrey, Ann.
de physique, 1930, 177.
VI. Другие высокобризантные взрывчатые вещества 269
МзОа сливается в предварительно охлажденный и взвешенный баллон с хо-
рошо притертым стеклянным краном н хранится в -проточной воде (баллон
следует накрыть стеклянным стаканом) -при температуре ниже температуры
кипения №04. Простой и дешевый метод восстановления азотной кислоты
в лаборатории мышьяковистой кислотой или серой не может быть реко-
мендован, так как ои дает окрашенный в синий цвет продукт, содержащий
большее нли меньшее количество «воды и №Оз. Однако с точки зрения
военной техники иногда, как например при получении двуокиси азота вос-
становлением отработанной кислоты серой, бывает желательно, чтобы №О<
содержала небольшое количество ангидрида азотистой кислоты, так как
уже 5% №Оз понижают температуру плавления №04 до —100° *.
Несмотря на сильное окислительное действие, благодаря от-
" сутствию гидроксильной группы двуокись азота можно безопасно
Рис. 110. N2O4-нитробензол
(70: 3Q).
Рис. 111. Пентринит 50/50.
75 г каждого из указанных взрывчатых веществ подвергнуто детонации
, в железном тнгле на 12-.И.И железной пластинке.
смешивать с органическими жидкостями. При смешении с ни-
тробензолом например появляется лишь темное окрашивание.
Смесь достаточно стойка; по крайней мере при обычной темпе-
ратуре не наблюдается ни разложения, -ни разогревания (ср.
взрыв в Бодио в 1921 г.).
Каст и Гюнтер2 подвергли эти своеобразные взрывча-
тые смеси подробному исследованию; результаты этих испыта-
ний, имеющие большое значение, представлены на диаграмме
(рис. 112). Оказалось, что смесь нитробензола с дву-
окисью азота при подходящем соотношении (теоретически
29,99 : 70,01) как в отношении расширения в свинцовом цилиндре,
так и в отношении обжатия несколько сильнее нитроглицерина.
1 Ср. Паскаль, Взрывчатые вещества, пороха, боевые газы. Госхим-
технздат, 1932.
е Versuche mit Stickstofftetroxydsprengstoffen, Z. f. Schiess- u. Sprw.,
1919, 82. .
270
Нитроглицерин
Однако максимум на кривой расширений выражен очень резко,
т. е. при неточном или неполном смешении составных частей
мощность взрывчатого вещества значительно уменьшается;
с практической точки зрения это очень ценный вывод. Смесь
сероуглерода с двуокисью азота обладает мень-
шей энергией; она превосходит при наилучшем составе (35 : 65)
пикриновую кислоту лишь по величине расширения. Максимум
Becaiite ероцекаЛ/ tyOj —►
кривой в этом случае вы-
ражен менее резко, отку-
да следует, что недоста-
точное смешение обеих
'составных частей не имеет
такого значения. Это
удивительное явление
объясняется незначитель-
ной разницей в количе-
стве теплоты окисления
серы в дву- и трехокись,
так что небольшой избы-
ток или недостаток кис-
лорода лишь незначи-
тельно меняет термиче-
ский эффект. Во всяком
случае эта смесь, кото-
рую Т ю р п е н считал
чрезвычайно мощной, об-
ладает настолько малым
запасом энергии, что бла-
годаря неудобству упо-
требления жидкой дву-
окиси азота и сероугле-
рода вопрос об ее прак-
Рис. 112. Сравнение смесей, изготовленных на
основе жидкой двуокиси азота, — с нитрогли-
церином и пикриновой кислотой.
тическом применении не
может быть даже поста-
влен. Напротив, стехио-
метрическая смесь нитро-
бензола и двуокиси азота превосходит по мощности все из-
вестные в настоящее время технические взрывчатые средства и
уступает лишь соответствующим смесям тетранитрометана. Так
как удельный вес нитробензольного панкластита едва достигает
1,35, то его действие при одинаковом объеме уступает 50/50 пен-
триниту. Чувствительность к удару панкластита равна чувстви-
тельности нитроглицерина, однако он не взрывает от острого
пламени зажигательного шнура.
Получение двуокиси азота является в настоящее время одной
из последних стадий производства азотной кислоты окислением
аммиака. Поэтому легко себе представить ее значение в буду-
щей воздушной войне.
VI. Другие высокобризантные взрывчатые вещества 271
4. Смеси тетранитрометана с углеводородами
Тетранитрометан с научной точки зрения имеет особое зна-
чение, ибо он, будучи чисто органическим соединением, содержит
большой избыток кислорода и образует с углеводородами,
а именно с бензолом, толуолом или нитробензолом, одно из са-
мых бризантных и разрушительных взрывчатых средств,
какое только было получено до сих пор.
Это соединение было впервые получено в 1861 г. Ш и ш к о-
в ы м; промышленное производство тетранитрометана осущест-
вляется по нескольким способам, патентное описание которых
частично недостаточно. Небольшие количества тетранитрометана
получаются при смешении ангидрида уксусной кислоты с дымя-
щей азотной кислотой наивысшей концентрации в стехиометри-
ческих соотношениях 1:
4(СН3СОО), + 4HNO3 = C3(NO2)4 + СО., + 7СН3СООН
4- 102,05 ‘ 4-63,02 196,03
100 61,7 48,02
К 200 г уксусного ангидрида, помещенного в %-л плоскодонную колбу,
по каплям приливают 124 г дымящей азотной кислоты. При этом происхо-
дит умеренное разогревание, н температура путем взбалтывания и охла-
ждения водой поддерживается прн 12—-15°. Первые 2 дня колбу охлаждают
проточной водой, с тем чтобы реакция протекала без сильного саморазо-
гревания и связанных с этим потерь, затем оставляют стоять в течение
6—8 дней, неплотно закрыв колбу, чтобы образующаяся утлекислота имела
выход. После 8 дней стояния выливают окрашенную нитрознымн парами
в красновато-коричневый цвет реакционную смесь на лед нли 3—4-кратный
объем холодной воды: тетраннтрометан выделяется -в виде капель н соби-
рается благодаря своему большому удельному весу' на дне. Тетраннтро-
метан в делительной воронке отделяется от уксуснокислой реакционной
жидкости, после чего последняя подвергается перегонке с водяным паром;
прн этом получается еще несколько граммов тетоаннтрометана. Это не-
большое количество присоединяется к основной массе продукта н в капель-
ной воронке емкостью 100 см3 осторожно взбалтывается с дестиллнроваи-
ной водой, содержащей карбонат аммония, до тех пор, пока не появится
ясно выраженная щелочная реакция на лакмус, после чего, хорошо закрыв
воронку, оставляют смесь на 1—2 дня до полного разделения слоев. Изо-
лированный таким путем тетраннтрометан слегка окрашен еще в зелено-
ватый цвет, что не мешает его применению во взрывной технике ни <в ко-
личественном, ии в качественном отношении. Чтобы получить абсолютно
чистый и прозрачный тетраннтрометан, необходимо отогнать его с водяным
паром из нейтрализованной карбонатом аммония жидкости и в заключение
отфильтровать непосредственно из маленькой делительной воронкн через
безводный сульфат натрия или хлористый кальций. Выход составляет
около 25 см3 {42 г), т. е. всего 44% от теоретического.
По Бергеру2 выход получается несколько больше, если
Вместо продажной азотной кислоты удельного веса 1,5 употреб-
лять свежеприготовленную абсолютную азотную кислоту (полу-
1 Stettbacher, Hochbrisanzstudien I, Z. f. Schiess- u. Sprw*., 1930,
439—441.
= C. r. de 1’Acad. d. Sc., 1910, 815; ср. C. 1911, la, 9.
272
Нитроглицерин
ченную перегонкой в вакууме смеси равных весовых частей сер-
ной и дымящей азотной кислот).
Тетранитрометан Представляет собой бецветную легкоподвиж-
ную нерастворимую в воде жидкость, имеющую удельный вес
1,65 и температуру замерзания 13°. Он кипит без разложения
при 126°, летуч уже при комнатной температуре и распознается
по своеобразному резкому запаху. Тетранитрометан является
сильным раздражающим веществом, при вдыхании которого
очень скоро появляется сухой кашель. Бергер вычислил по
уравнению разложения и горения тетранитрометана
C(NO2)4 = СО2 + 2N2 + ЗО2 + 89.6 б. кал
Рис. 115. Тетранигро-
метан 100 в. ч.
Толуол 20,9 в. ч.
rf=l,4.
Кислородный баланс
-13,4%.
Рис. 113. Ннтроман-
нит 73%.
Тринитротолуол 7%.
Динитрогликоль 20%.
d = 1,6.
Кислородный баланс
±0%.
Рис. 114. Пентрит
70%.
Нитроглицерин 29,3%.
Коллодионный хлопок
0,7%.
d= 1.4.
Кислородный баланс
— 6,3%.
33 г каждого из указанных взрывчатых веществ подвергнуто дето-
нации в высоком железном тигле на твердой 8-мм железной
пластинке.
теплоту образования его, которая оказалась равной +4,7 б. кал.
Эти величины в свою очередь дают очень большую те-
плоту взрыва, которую выделяет например тетранитроме-
тан в смеси с толуолом:
3C(NO2h + %НГ,СН:! = ЮСО2 + 4H2O + 6N2.
100 15.66
1 кг такой смеси со стехиометрическим соотношением
100: 15,66 дает при постоянном давлении и парообразной воде
колоссальную величину в 1701,5 б. кал. Из рис. 113—115 видно,
что смесь тетранитрометана с толуолом даже при недостатке
кислорода в 13,4% взрывает с беспримерной бризантностью,
а в связи с двое более высокой, чем все вычисленные, температу-
рой взрыва в самом деле представляет самую необыкновенную
реакцию распада.
ГЛАВА ВОСЬМАЯ
БЕЗДЫМНЫЕ ПОРОХА
Появление бездымного пороха (Poudre colloidale) было в свое
время следствием необходимости уменьшения размеров ручного
оружия, снижения калибра ружья. Стало очевидно, что дымный
порох использован в балистическом отношении до конца и что
дальнейший успех может быть достигнут только при условии
изыскания более мощного и сильного метательного вещества,
которое при уменьшении размеров орудия восполнило бы свя-
занные с этим потери увеличением начальной скорости пули.
В качестве такого вещества был предложен пир о к с и л и н,
который кроме того обладает свойством гореть без дыма и не
давать остатка. Но прежде всего необходимо было понизить
его бризантность, быстроту разложения; пироксилин пред-
стояло превратить в медленно горящий порох, который
не был бы опасен для оружия и давал бы достаточное время
для движения пули по нарезам. Это превращение бризантного
пироксилина в равномерно горящий порох достигалось жела-
тинизацией, т. е. его растворением в подходящих раство-
рителях и последующим удалением растворителя. Оставшаяся
при этом нитроцеллюлоза представляла собой коллоидаль-
ную роговидную массу, которую оставалось только уплотнить
и придать ей соответствующую форму прессованием, чтобы по-
лучить порох с любой желаемой скоростью горения. Естественно,
что потребовались долголетние исследования и опыты, прежде
чем перешли к заводскому изготовлению пороха.
Выбор растворителя с самого начала предопределял
характер бездымного пороха и обусловил подразделение его на
два главных вида: чистый пироксилиновый порох, у ко-
торого растворитель или вещество, его желатинирующее, после
фабрикации улетучивается, и нитроглицериновый по-
рох, для которого в качестве желатинизатора применяется жид-
кий нитроглицерин, после фабрикации пороха остающийся в пи-
роксилине.
Нитроглицериновые пороха в свою очередь разделяются на
Два типа:
1. Нитроглицериновый порох с высоким содержанием нитро-
глицерина без растворителя. Представитель его — созданный
Нобелем балистит.
18 Зак. 3171. — Штетбахер.
274
Бездымные пороха
2. Нитроглицериновый порох с различным содержанием ни-
троглицерина от ничтожного и до самого высокого, но изго-
товленный на более высокоазотном пироксилине с применением
ацетона как средства для желатинизации. Представитель —
изготовляемый в Англии кордит.
Необходимо «было бы еще назвать промежуточную группу —
3. Нитроглицериновый порох с небольшим содержанием ни-
троглицерина, без жидкого растворителя, но содержащий такие
вещества, которые одновременно играют роль пластифика-
тора и стабилизатора (централит). Этот порох на нелетучем
растворителе с 23—30% нитроглицерина имел громадное значе-
ние во время мировой войны, когда немцы стрельбой по Парижу
из дальнобойных пушек показали высокую мощность изго-
товленного таким образом метательного средства.
Основным материалом для изготовления всех современных
военных порохов служит следовательно нитроцеллюлоза. Чем
выше в ней содержание азота, тем больше мощность пороха.
Наиболее мощным метательным средством является нитроглице-
риновый порох. Он применяется преимущественно для тяжелой
артиллерии, пироксилиновый же порох употребляется главным
образом для полевой артиллерии. Чем выше содержание нитро-
глицерина, тем больше дальнобойность, тем выше также темпе-
датура горения пороха и выгорание и изнашивание канала ору-
дия. Чистый же пироксилиновый порох слабее, дает’ меньшую
дальность, но дольше сохраняет пригодность оружия. В целях
дальнейшего «смягчения» действия пороха итальянцы в послед-
нее время успешно применяют для изготовления пороха смесь
сложных эфиров в форме нитроацетилцеллюлозы.
Бездымный порох большей частью применяется для военных
целей, и только небольшая его часть находит применение в ка-
честве охотничьего пороха. Хороший военный порох должен
сгорать без остатка и развийать возможно большее количество
газа без чрезмерного повышения давления в канале орудия.
Температура горения пороха не должна быть очень высокой.
Первое условие — это неизменяемость пороха при хранении; из
других условий следует упомянуть необходимость соблюдения
однообразного размера зерен вплоть до долей миллиметра, опре-
деленное содержание влажности, определенную температуру
вспышки и т. д.
Изготовление пироксилинового пороха1 вкратце
заключается в следующем.
Стабилизированный пироксилин с содержанием 12,5—12,7% N обработ-
кой в метателе смесью спирта с эфиром (реже ацетоном) переводят в же-
латинированное состояние. Желатинированную массу вальцуют в пластины
желаемой толщины и режут на станках в форме кубиков или пластинок
1 Относительно дополнительного «пиро» пороха н его усовершенствован-
ных образцов N. Н. и F. К. Н. (flashless non-hygroscopic) ср. R. G. W о о d b г i d g е„
Coast Artillerie Journ., янв.-февр. 1932.
1. Фабрикация бездымных порохов
275
любой величины. Чем меньше и тоньше пластинки, тем резче действие
пороха. Поверхность пластниок после прибавления' графита илн спирто-
вого раствора централита подвергают особой обработке и полируют.
Отдельные приемы этого процесса составляют самую значительную и труд-
ную часть изготовления ружейного пороха н держатся большей частью
в секрете. Таким способом -можно регулировать .отношение между давле-
нием в .канале орудия и начальной скоростью, так как после полировки
горение пластинки снаружи идет медленнее, а внутри быстрее (прогрессив-
ный порох).
К процессу изготовления коллоидного раствора пироксилина
в спирто-эфирной смеси тесно примыкает метод желатини-
зации в нитроглицерине.
Нобель нашел, что при изготовлении взрывчатой желатины нельзя
получить однообразную массу с содержанием нитроклетчатки более 15%.
Для уменьшения бризантности нитроглицерина, чтобы он мог служить
средством для метания снаряда, к нему нужно прибавить 50—60% нитро-
клетчатки. Этого Нобель добился продолжительным перемешиванием
сырой, напитанной водой нитроклетчатки с жидким взрывчатым веществом,
получив смесь вышеуказанного состава. По мере того как нитроцеллюлоза
поглощается нитроглицерином, вода из нее вытесняется и может быть уда-
лена. При повышенной температуре, между 60 и 90°, при вальцевании на
горячих вальцах происходит собственно желатинизация, и удаляется оста-
ток воды. Таким образом Нобель получил свой балистит, состоящий
из 60%j нитроклетчатки и 40% нитроглицерина.
Если содержание нитроглицерина желательно понизить еще больше,
то необходимо по предложению Нобеля подобрать подходящий раство-
ритель, чтобы получить однородную прожелатинированную массу. Смешав
нитроглицерин и сухую нитроцеллюлозу с ацетоном до желатинизации,
прессуют массу на .пороховом прессе, откуда она выходит в форме трубок
или ленты. Этот способ значительно дороже, чем предыдущий, но допу-
скает применение вы соконитрованного пироксилина, потому
что он растворим в ацетоне, и после удаления растворителя масса остается
равномерно желатинированной. Обработке мокрым способом поддается
только хорошо растворимая нитроклетчатка, образующая гомогенную
массу. Представителем нитроглицеринового пороха с нерастворимым (вы-
соконитровйнным) пироксилином является кордит, который при высоком
содержании нитроглицерина вместе с дополняющим его пироксилином дает
самый сильный из всех современных порохов (кордит I).
Как при изготовлении чисто пироксилинового, так и нитро-
глицеринового пороха «необходимо испытывать отдельные су-
точные партии его и после их смешения по определенному ме-
тоду проверять, чтобы балистические свойства общей партии
пороха отвечали требованиям для изготовляемой марки пороха.
Окончательные испытания общей партии производятся на стрель-
бище. Для нитроглицеринового пороха крупных калибров пред-
варительная проверка стрельбой суточных партий не произ-
водится.
I. Фабрикация бездымных порохов
1. Пироксилиновый порох
Завод для производства пироксилинового пороха в настоя-
щее время в соответствии с последовательностью операций со-
стоит из следующих отделений:
276
Бездымные пороха
1. Мастерская для обезвоживания пироксилина
с баками для отмеривания спирта и приемным баком для отра-
ботанного водного спирта.
2. Мастерская для желатинизации с метателями,
баком для эфира, мерником и бидонами для транспортирования
пороховой массы.
3. Прессовое отделение, где пороховой массе при-
дается определенная форма, с автоматической обрезкой лент и
приспособлением для передачи предназначенного для изготовле-
ния пластинчатого пороха материала герметически закрытым
транспортером в сушильный шкаф- При изготовлении же труб-
чатого пороха выходящая из пресса трубка собирается
в алюминиевый сосуд и по намотке на рамы переносится в шкаф
для провяливания.
4. Шкаф д-ля провяливания, куда на лотках загружаются
пороховые ленты, предназначенные для пластинчатого и куби-
ческого порохов. Мастерские под номерами 2, 3, 4 и 5 соединены
с рекуперационной установкой, где производится улавливание
летучих растворителей, применяемых при изготовлении пороха.
5. Мастерская автоматических резательных стан-
ков, в которой имеется отделение для резки пластинчатого или
кубического и трубчатого порохов. Нарезанный материал
поступает на сортировку.
6. Сортировка и разымка, откуда порох поступает
в вакуум-сушильный шкаф.
7. В а к у у м-с утильный шкаф, соединенный также
с установкой для улавливания растворителя.
Подготовленный к последней операции порох направляется
для удаления остатков растворителя на вымочку.
8. Вымочка в чанах (или бассейнах). Осевшая на лен-
тах влага удаляется в упомянутых выше в а к у у м-с утиль-
ных шкафах. Далее для улучшения балистических качеств
пороха следует очень важная операция полировки наружной по-
верхности.
9. Полировочные барабаны, в которых сухой порох
обрызгивается раствором стабилизатора в спирто-эфирной смеси
и полируется с бакаутовыми шарами.
Полировка заканчивается еще одной разымкой (сортировкой)
и отсеиванием пыли. Далее порох смешивается в одну общую
суточную партию и, пройдя последний этап — станок для про-
сеивания, — укупоривается.
Доставляемая из пироксилинового производства нитроцеллю-
лоза содержит около 30—35% воды, которую перед желатини-
зацией необходимо удалить, так как иначе плохо растворимый
в воде эфир не окажет действия на нитроцеллюлозу. Опасной
и обременительной сушки избегают, а вместо этого оставшуюся
в волокне влагу вытесняют спиртом. Для этого волок-
нистую массу приводят в тесное соприкосновение со спиртом;
I. Фабрикация бездымных порохов 277
при этом вследствие удаления растворимых в слабом спирте
продуктов разложения качество нитроцеллюлозы значительно
повышается.
Обезвоживание (вытеснение воды) производится или заливкой
спиртом и отжимом в специальных центрофугах *, или в закры-
тых медных цилиндрах — диффузорах, в которых гидра-
влически запрессованый материал обрабатывается спиртом до
тех пор, пока он ие будет выходить безводным. При 12 ат ра-
бочего давления цилиндр вмещает около 40 кг влажного пирокси-
лина и 50 кг спирта; обыкновенно шесть таких диффузоров
с относящимися к ним мерником и приемником отработанного
спирта объединяют в одну группу. При той скорости, с которой
проходит спирт через массу, процесс обезвоживания заканчи-
вается в течение 2—4 час. Затем нитроцеллюлоза с 'содержанием
спирта в 30—35%, т. е. с таким количеством его, какое потребно
для желатинизации, через открывающееся дно выталкивается на-
ружу. На предлагаемый нередко вопрос, какой из этих спосо-
бов обезвоживания дешевле и целесообразнее, нельзя дать опре-
деленного ответа, так как все зависит от свойств самого пи-
роксилина и цели, для которой он предназначается. По Шварцу
при обезвоживании пироксилина на прессе потери в 2—3 раза
более, чем на центрофуге, где отходящий спирт содержит 1,5—
3 г нитроцеллюлозы на 1 л.
Спирт после обезвоживания поступает в ректификационную
колонку для разгонки (рис. 169), регенерируется и опять идет
в производство.
Желатинизация в мешателе
Из диффузора или из центрофуги пироксилин, напитанный
спиртом, поступает в мешатель, где при добавлении эфира жела-
тинируется. Сначала для этой цели применяли у к с у с н о-
этиловый эфир, затем ацетон, в настоящее время при-
меняют обычно смесь эфира и спирта. Основное тре-
бование, предъявляемое к летучему растворителю, заключается
в том, чтобы он полностью мог быть удален из пороха или
остающееся в порохе количество его было настолько мало, чтобы
это совершенно не влияло на балистические свойства пороха, и
второе, чтобы растворитель не оказывал на массу никакого хи-
мического воздействия. По этой причине применявшийся ранее
во Франции труднолетучий амиловый спирт в настоящее время
вышел из употребления.
Обычно мешатели делают из железа, стали и бронзы с рабо-
чей емкостью в 400 л. Форма и устройство в смысле внешности
1 Ср. Н. Schwarz, Der Alkoholverdrangungsprozess in der Celluloidfabrika-
tion, Kunststoffe, 1913, 421.
778
Бездымные пороха
соответствует метателю, изображенному на рис. 138 *. Обе вра-
щающиеся друг другу навстречу лопасти метателя состоят из
бронзы особого сплава и герметизированы в подшипниках. Уста-
новка шестеренок допускает перемену направления вращения
в целях лучшего перемешивания. Чтобы препятствовать испаре-
нию легколетучего растворителя, бак герметически закрывается
крышкой. На баке находится мерник для эфира. С помощью
пара или воды, впускаемых в рубашку метателя, можно его
содержимое в зависимости от необходимости нагревать или
охлаждать.
Степень желатинизации зависит от количества и относитель-
ного состава спирто-эфирной смеси, особенно от содержания
в ней воды, которой должно быть не более 7%. Смеси бывают
различного состава и при возможно малом содержании воды
состоят большей частью из 4 объемов эфира и 3 объемов
спирта. Добавки в мешатель, как например отходы от предыду-
щей фабрикации, стабилизаторы, или вещества, замедляющие
скорость горения, растворяют в эфире и вливают в массу; неор-
ганические соли, добавляемые в порох для уменьшения дульного
пламени орудия, или кислородсодержащие соли, обычно нерас-
творимые, всыпают в мешатель во время перемешивания. Жела-
тинизация оканчивается через 1—2 часа. Содержимое мешателя
становится постепенно все более однородным и по окончании
перекладывается простым опрокидыванием в хорошо закрываю-
щиеся сосуды для транспортировки и сохранения до последую-
щей операции прессования. По Паскалю1 2 для получения
французского пороха Poudre В обрабатывают 25 кг нитроцеллю-
лозы, растворимость которой в эфире составляет около 40%,
125—135% спирто-эфирной смеси и к концу операции добавляют
в качестве стабилизатора 400 г дифениламина, растворенного
в 2 л смеси того же состава.
Прессование пороховой массы
Желатинированная сырая масса прежде несколько раз про-
пускалась через полые обогреваемые или охлаждаемые лощиль-
ные вальцы, пока не становилось возможным разрезание ее на
пластинки толщиной 0,3 мм. В настоящее время обыкновенно
применяют гидравлический пороховой пресс (ма-
каронный, рис. 120), в который вставляется требуемая для полу-
чения ленты, шнура или трубки матрица. Как только выходящая
из пресса нить или трубка достигает длины около 3 м она авто-
матически обрезается и бесконечной транспортной лентой пере-
1 Neuere Misch.- u. Pressmaschinen, герм. пат. 305566 0927).
2 Пороха, взрывчатые вещества и боевые газы, Госхимтехиздат, 4932;
Веннен, Бюрло и Лекорше, Пороха н’ взрывчатые вещества, ОНТИ,
1936.
I. Фабрикация бездымных порохов
279
кидывается через рамку, которая также автоматически подвеши-
вается на петле. Когда на рамку поступило достаточное число
лент, она вешается для провялки в закрывающийся шкаф
и содержится в токе нагретого до 40° воздуха до тех пор, пока
запах эфира не исчезнет почти полностью.
Резка пороха
Пороховые ленты, соединенные в пучки резиновыми коль-
цами, разрезаются автоматическими станками на
зерна желаемой длины. Иногда для крупных размеров приме-
няется ручной станок для резки. Автоматические станки для
Рнс. 116. Станок для резки пластинчатого н кубичес-
кого пороха.
резки применяются двух конструкций: одна — для резки р у-
жейного пластинчатого пороха, а другая — для
трубчатого пороха к тяжелым орудиям.
С помощью салазок пучкн пороха подаются к ножу. Поступательное
движение салазок производится стальными лентами, которые передвигаются
роликами. На валу этих роликов сидит шайба с миллиметровыми деле-
ниями для установки желаемой длины пороха. Поступательное движение
пороха составляет 0,5—8 мм и может изменяться от */з до */в мм. Отпрес-
сованный порох после резки выходит в форме пластинок, кубиков и
цилиндров совершенно одинаковых размеров.
Здесь порох получает свою окончательную форму, которая
соответствует типу оружия. Но несмотря на всю автоматическую
точность станка для резки, отдельные пластинки всегда полу-
чаются больше или меньше. Поэтому после резки необходима
разымка. Она производится на станке с ситами и спускным же-
лобчатым лотком. Пропускная способность его около 250 кг
в час при затрате энергии в 2 jf. с.
280
Бездымные пороха
В а к у у м-с ушка
Нарезанный и рассортированный пироксилиновый порох, рас-
сыпанный тонким слоем на лотках или в чашах, поступает в ва-
куум-сушильный аппарат, где между железными полыми пол-
Рис. 117. Вакуум-сушнльный шкаф для бездымного
пороха с чугунным корпусом и 10 полками, вметаю-
щий 80 алюминиевых лотков.
ками, нагреваемыми горячей водой до 60—70°, создается вы-
сокий вакуум.
Наряду с прямоугольными сушильными шкафами раз-
личных размеров имеются также цилиндрические шкафы,
изготовленные из железа, которые по сравнению с тяжелыми
чугунными шкафами обладают большей прочностью, безопас-
ностью и герметичностью, но в них менее выгодно используется
кубатура. С помощью теле-термометра можно наблюдать за
температурой шкафа; на случай, если произойдет разложение,
шкафы снабжены специальным приспособлением, работающим
так, что одна или несколько крышек, прижатых внешним давле-
I. Фабрикация бездымных порохов
281
нием, при появлении давления изнутри тотчас же открываются:
и образовавшиеся газы свободно выходят наружу. Чтобы пре-
дупредить -опасность взрыва, сушильные шкафы разделяют
валами.
Вакуум-сушильный шкаф с целью улавливания содержащегося
в порохе спирта соединен с конденсационной уста-
новкой, которая с своей стороны соединена с вакуум-
насосом.
Для улавливания летучих растворителей из помещений для
мешателей, прессов, сушильных шкафов и станков для резки
насыщенный эфиром, спиртом или ацетоном воздух засасывают и
направляют вентилятором на установку для рекупера-
ции растворителя. Здесь пары растворителя абсорби-
руются из воздуха соответствующими средствами или улавли-
ваются по крезольному способу (система Б р е ж а, Хе-
ми н о в а) или по байеровскому способу с активи-
рованным углем 1 и после нагревания -выделяются снова.
Мелкоизмельченный порох сохнет значительно скорей, чем
крупный ленточный или трубчатый. Время сушки колеблется
между 6 часами и 2 днями2. Длинные толстые стержни требуют
большей частью повторной вакуум-сушки с 24-часовыми проме-
жутками охлаждения. Одна сушильня с двумя вакуум-сушиль-
ными шкафами пропускает в течение 8 час. 450 кг нормального
пороха.
От сушки наружный поверхностный слой желатинированного
порохового зерна быстро уплотняется, приобретая рогообразный
характер, и последние остатки растворителя удаляются все ме-
дленнее; поэтому под конец порох на один или несколько часов
поступает на вымочку при 50—60°. Чан для вымочки ем-
костью в 2,5 м8 вмещает около 400 кг пороха. Процесс вымачи-
вания частно приходится повторять; продолжительность вымочки
также нельзя предвидеть; вследствие этого чаны для вымачива-
ния устраиваются сериями. После обработки порох для удаления
удержанной им воды отжимают на центрофуге и снова сушат
в вакууме.
Обработка наружной поверхности
Такая обработка производится с целью возможного умень-
шения скорости горения пороха с наружной поверхности, с тем
чтобы в самом начале движения пули создать постепенное про-
грессивное нарастание газообразования и не позволять газооб-
разованию итти по крутой кривой вверх (рис. 34). Такая обра-
1 Bodewrg, Z. f. Schiess- u. Sprw., 1927, 166—169; L. Piatti, Die Wie-
dergewinnung fliichtiger Losemittel, Берлин 1932, Verlag Pansegrau.
2 Там же, 1931, 225.
282
Бездымные пороха
ботка производится только для мелкозернистых ружейных
порохов, имеющих большую поверхность, а также для пи-
роксилинового пороха, зерна которого, как сухого коллоида,
пронизаны бесчисленными мельчайшими порами, снижающими
удельный вес желатинированной массы с 1,66 до 1,60. В проти-
воположность нитроглицериновым порохам, отличающимся ком-
пактностью, такая масса способна поглощать вещества, вводимые
в нее в виде раствора. Наиболее пригодными для этой цели
материалами являются камфора, централит, уретан и
динитротолуол в
8—10%-ном спиртовом
растворе или в жид-
ком виде, поскольку
температура плавления
таких
уретан и динитрото-
луол,
без опасности разло-
жения для пороха.
С тою же целью
были предложены так-
же парафин и различ-
ные нитропродукты в
бензольном и эфир-
ном растворах. Во вра-
щающийся барабан,
Рис. 118. Полировочный барабан для пластин-
чатого пороха (большое зубчатое колесо для
предохранения от образования искр снабжено
деревянными зубьями).
веществ, как
допускает это
нагреваемый водяной
рубашкой до 50°, за-
гружают сухой порох,
опрысканный одним из
названных растворов
таким образом, чтобы пластинки или кубики не были сильно
смочены; иногда прибавляют небольшое количество (1%) гра-
фита, чтобы избежать электризации пороха; в этом случае по-
лировка производится в барабане с бакаутовыми шарами.
После обработки поверхности следует опять сушка в вакууме
с предварительным увлажнением водой при 70—80° для удале-
ния спирта. Далее следует сортировка, отсеивание пыли, и длин-
ный ряд операций заканчивается мешкой и укупоркой.
В некоторых странах, например в Бельгии, чистый пирокси-
линовый порох из высоконитрованного пироксилина (до 13,5%)
желатинируют ацетоном. В этом случае необходимо сушить
пироксилин до содержания 2—1% влажности, что небезопасно.
Вся остальная часть обработки соответствует принятой при
спирто-эфирном растворителе, с тою разницей, что ацетон, не-
смотря на то что температура кипения его много ниже, чем
у спирта, значительно труднее удаляется из коллоидальной по-
роховой массы.
1. Фабрикация бездымных порохов
283
2. Нитроглицериновый порох
Опишем кратко одну современную установку для
изготовления нитроглицериновых порохов для
артиллерийского, пехотного, а также и охот-
ничьего оружия.
Эта установка оборудована таким образом, что на ней с оди-
наковым успехом можно фабриковать нитроглицериновый порох
без растворителя (типа балистита) и с растворителем
в виде ацетона (порох типа кордита). Фабрикация обоих
сортов пороха производится при помощи одного и того же обо-
рудования и в одних и тех же зданиях; единственное различие
Рис. 119. Вальцы с обогревом для желатинизации.
заключается в том, что при прессовании пороховой массы для
балистита, не содержащего растворителя, применяются два обо-
греваемых пресса с изложницей в 15 л, а для кордита — два
пресса без нагревания с изложницей в 32 jf.
Существует несколько конструкций таких гидравлических или масляных
прессов (с предварительной подпрессовкой содержимого изложницы). Пор-
шень пресса постепенно (входит в изложницу и продавливает пороховую
массу через втулку с отверстиями — матрицу. Вторая изложница спарена
с первой, и простым поворотом их 'можно заменять одну другой. В то
время как одна изложница прессуется, другая наполняется пороховой мас-
сой по другую сторону колонки. Когда ход пресса окончен, поршень под-
нимают до самого высокого положения, передвигают .пустую изложницу
на стол, поворачивая ее на 180°, и подставляют новую наполненную излож-
ницу под пресс. Пресс рассчитан на максимальное давление в 300000 кг
и имеет особое приспособление, благодаря которому при работе он не
Может перейти определенного предела давления. Нормальное рабочее да-
вление колеблется между 120 и 180 ат.
284
Бездымные пороха
Из вставленной матрицы выходит нить того или иного сечения в виде
трубки или другой любой формы ст 0,1 до 8 или 10 мм в диаметре. Чтобы
ие засорялись каналы матрицы, внутрь изложницы положена сетка, которая
задерживает прнмесн и комки.
Изготовление несодержащего растворителя балистита
производится следующим образом:
Нитроцеллюлоза с пироксилинового завода, отжатая на центрофуге
или под прессом и содержащая 35—30% воды., поступает для фабрикации
•пороха в помещение для просейки, протирается вручную через снта из
бронзовой проволоки, •взвешивается и в резиновых мешках передается
в помещение для пропитки нитроглицерином, где «в особого
устройства цилиндрах пропитывается определенным количеством нитрогли-
церина. Масло вытесняет воду из пироксилина, и под давлением специаль-
ного пресса, который стоит в том же здании, отжимают большую часть
воды. Уплотненную пироксилино-нитроглицернновую массу вынимают из
пресса в форме лепешек, которые предварительно измельчаются по-
средством особого приспособления и переносятся в помещение для окон-
чательного измельчения и просеивания. После вторичного измельчения
масса еще раз вручную перетирается через сита. Подготовленная таким
образом нитроцеллюлоза, пропитанная нитроглицерином, поступает в по-
мещение для взвешивания, и определенные количества ее вместе
с отвешенными количествами тех или иных перемешиваемых веществ по-
ступают в помещение для смешивания и обработки в двух-
лопастных метателях {рис. 138), н здесь смешиваются до состояния гото-
вой пороховой массы. Смешанная масса разделяется на партии опре-
деленного веса и транспортируется в помещение с сушильными
вальцами. В данном случае эта установка служит не для сушки, как
при фабрикации кордита, а для желатинизации. Для фабрикации нитро-
глицеринового пороха типа балистита при одновременном изготовлении
кордита необходимо поэтому иметь еще второе помещение с вальцами
для желатинизации такой же конструкции. Находящаяся в помещении для
желатинизации пороховая масса, развешенная иа отдельные партии, жела-
тинируется иа четырех вальцах, завальцовывается в виде рулонов и
отсюда переносится в смежное помещение для прессования прес-
сом, который при этой операции обогревается паром (рис. 120). Здесь
происходит дальнейшее уплотнение пороховой массы. Если во время хода
процесса нельзя провести немедленное прессование подготовленных руло-
нов, то можно их поместить для предварительного хранения в пороховые
шкафы, нагреваемые паром и находящиеся в помещении для прессов.
С помощью представленного на рис. 120 порохового пресса изгото-
вляют только трубчатый порох, который непосредственно после
пресса режется обычно вручную на части требуемой длины. Отсюда наре-
занный порох поступает в помещения для сортировки, вязки
в пучки и укупорки, где он сортируется, смешивается и укупори-
вается.
При изготовлении кубического пороха для орудий
и пластинчатого для ружей работа производится следую-
щим образом.
Приготовленные на желатинирующих вальцах рулоны поступают на
точно регулируемые каландры, где развальцовываются в тонкие листы, тол-
щиной соответственно пластинчатому или кубическому пороху. В этом же
здании находится также и обогреваемый шкаф для хранения поступающих
иа вальцы рулонов, которые не могут быть немедленно провальцованы.
Из помещения тонкого вальцевания пороховые листы поступают в поме-
щение для резки н там на одном станке (рис. 116) с нагретым столом раз-
резаются на ленты, а на другом станке с таким же столом — на пластинки
или кубики.
I. Фабрикация бездымных порохов
285
Нарезанные элементы однако не представляют собою готового пороха.
Пластинки нужно еще многократно сортировать и полировать. После поли-
ровки они поступают в помещение для сортировки и мешки,
вторично проходят сортировочный станок (разымку) и тогда смешиваются
в помещении для мёшки в особом аппарате до получения однородного про-
дукта. Фирма Дюпон смешивает и выпускает за один раз около 45 т
окончательно проверенного пороха. Смешанный порох поступает в поме-
Рис. 120. Пресс с обогревом для бездымного пороха
(Акц. о-во Bofors Nobelkrut).
щение для просе й к и н укупорки; там он отсеивается иа веялке от
пыли и наконец после окончательной упаковки направляется на хранение
в пороховой склад.
По новым предложениям вместо нитроглицерина для изго-
товления пороха без растворителя рекомендуется применять
нитраты ди- и триэтиленгликоля. Так, смесь, приготовленная
из дигликольди нитрата и нитроцеллюлозы с примесью
286
Бездымные пороха
централита, после многократного вальцевания при 60—70° дает
массу, очень близкую к балиститу Ч
При изготовлении нитроглицеринового пороха
типа кордита с ацетоном в качестве раствори-
теля весь процесс до операции желатинизации остается при-
близительно тем же, что и при балиститном порохе, только для
кордита берется меньше нитроглицерина, но соответственно упо-
требляется более высокоазотный пироксилин с 13,2—13,5% N и
растворимостью, равной всего 10—12%.
После отделения /преобладающей массы воды, измельчения и протирки
через сита пропитанный нитроглицерином пироксилин по-
ступает в помещение для сушки и отсюда, все еще с небольшим- со-
держанием воды, направляется в помещение горячих вальцов, где,
проходя между горячими вальцами, почти совсем освобождается от воды.
Из помещения горячих вальцов высушенная пороховая масса после разве-
шивания в особом здании поступает отдельными порциями вместе с раз-
личными добавляемыми к ней веществами в отделение метателей,
где перерабатывается с добавлением ацетона, служащего желатинирую-
щим средством для нерастворимого пироксилина, в готовую пороховую
массу. Соотношение берется примерно такое: для сырой массы на 65 вес. ч.
сырого пироксилина (считая на сухой продукт) и 30 ч. нитроглицерина
на 73 вес. ч. ацетона, причем сначала в мешатель дают около 2/з этого
количества. По мере промешивания и желатинизации к кордитной массе
постепенно добавляют остальную часть ацетона. После 3% час. обработки
в мешатель прибавляют 5 ч. вазелина, и вновь обрабатывают 3% часа.
Ставшая равномерной масса из -мешателей в герметически закрытых
сосудах поступает в 'мастерскую прессов и проходит без нагревания
пороховой пресс, нз которого выходит в виде нитей, лент и
трубок. Пластичные мягкие пороховые ленты обрезают у пресса н укла-
дывают на стол, сортируя их по длине; один только трубчатый порох,
нарезанный точно по размеру, собирают сначала в алюминиевые сосуды
и затем навешивают на рамы. Как мотки лент на медных палках, так и
трубчатый порох на рамах загружают в шкафы для провялки, где
ацетон почти нацело удаляется током нагретого воздуха и направляется
в помещение для рекуперации. Чтобы регенерировать ацетон,,
испарившийся прн работе на пороховом прессе и на приспособлении для
приемки ленты от пресса, и чтобы одновременно избежать действия ацетона
на обслуживающий персонал, пары ацетона током холодного воздуха на-
правляют в помещение для улавливания растворителя. Ту же цель пре-
следует отсасывающий вентилятор в сортировочной для готового нарезан-
ного ружейного пороха.
Находящиеся в помещении предварительной сушки (провялки) нити,
ленты и тонкие пучки трубчатого пороха направляются в мастерскую для
резки пороха, где на двух станках для резки ружейного пороха ему
придают желаемую форму. Наконец следует сортировка на ситах. Труб-
чатый орудийный порох, натянутый иа рамы, также направляется на
резку, и на станках для резки трубчатых порохов его обре-
зают до требуемой длины. После сортировки и связывания в пучки труб-
чатый порох поступает в помещение вакуу м-с у ш к и, где регенери-
руются остатки ацетона. Такой же обработке подвергают готовый, отсор- '
тированный ружейный порох, но ружейный порох после сушки поступает
кроме того в помещение для разымки, обработки поверхности
и полировки. В тех случаях, когда растворителем служит спирт, наруж-
ной обработке предшествует вымочка в теплой воде, затем снова сушка
Герм. пат. 548427 (1931)
I. Фабрикация бездымных порохов
287
в воздушной или вакуум-сушилке1, и после этого порох проходит свой
последний путь на сортировку и просейку. Пройдя мешку, он развеши-
вается и укупоривается, а затем поступает в склад для хранения. Посту-
пающий в вакуум-сушилку трубчатый порох также сортируется, мешается,
укупоривается и отправляется на хранение в пороховой склад.
3. Стабилизаторы
Желатинированная обычным путем, посредством раствори-
теля, 'нитроцеллюлоза представляет собою уплотненную коллои-
дальную пороховую массу, обладающую по сравнению с исход-
ным материалом пониженной стойкостью. То же имеет место и
в случае нитроглицеринового пороха, где при простом смешении
жидкого и твердого эфиров окрашивание иодкрахм альной бу-
мажки при пробе Эбля наступает быстрее, чем у каждого
из компонентов в отдельности. В порохе типа кордита введен-
ный в качестве растворителя ацетон еще более ослабляет стой-
кость с течением времени, хотя как в этом, так и в указанном
выше случае наступившее изменение носит чисто физический
характер. О причине этого понижения стойкости существуют
различные мнения; по мнению Брунсвига виною всему
является кислород воздуха, который разрушительно действует
на пороховой гель во время процесса сушки.
Это взаимное вредное влияние составных частей пороха
можно предотвратить добавкою особых веществ — стабилизато-
ров. Применявшиеся для пироксилина в прежнее время неорга-
нические стабилизаторы, как двууглекислый натрий, углекислые
кальций и магний, винный камень (кислый виннокислый калий
CjHgOeK), вследствие своей нерастворимости трудно распреде-
ляются в массе пороха, и поэтому действие их недостаточно эф-
фективно. -С другой стороны, стабилизаторы в форме раство-
рителей, таких как амиловый спирт (В ь е л ь, 1886), вследствие
их летучести и свойства постоянно изменять порох в балистиче-
ском отношении во время хранения (старый французский «по-
рох В» содержал до 8% амилового спирта) уже давно оставлены.
Наиболее пригодны для этой цели оказались слабые органиче-
ские основания, которые не омыляют, не окисляют и не восста-
навливают составных частей пороха. Так, впервые предложен-
ный Нобелем в 1889 г. дифениламин оказался одним их
наиболее действительных и надежных средств для сохранения
стойкости бездымного пироксилинового пороха. Неприятно
только, что это основание окрашивает в большей или меньшей
степени все сорта пороха в грязнозеленый до темносинего цвет;
нужно также отметить, что по отношению к нитроглицерину это
основание частично проявляет омыляющую и восстановительную
способность 2.
1 В о d е w i g, Z. f. Schiess- u. Sprw., 1927, 166—169.
e H. Mu rao ur, La decomposition des poudres et explosifs, Ghimie et Ind.»
октябрь 1928; Lficorche et Jovinet, Мёт. d. Poudres, 1928, 69.
288
Бездымные пороха
Позднее, около 1906 г. в Центральной научно-технической ла-
боратории в Нейбабельсберге удалось получить стабилиза-
тор, являющийся производным мочевины, удовлетворяю-
щий всем требованиям. Это — симметрический централи? и
асимметрический а к а р д и т; позднее вошел в практику заме-
няющий их продукт — уретан
централит I
темп. пл. 71,5°
nh2
ccf
ОС2Н-
уретан
50°
По причине своей высокой температуры плавления (121°) реже
(применяется централит II — симметрическая диметилдифенилмо-
чевина.
Централиты имеют все преимущества стабилизаторов; как
«твердые растворители» они применялись в Германии с 1912 г.
а качестве желатинизаторов нитроглицеринового пороха без по-
мощи летучего растворителя и позволили быстро изготовлять
эти пороха. Подобно дифениламину они образуют с отщепляю-
щимися нитропродуктами производные нитроцентралита; в при-
сутствии кислоты происходит помимо того гидролиз на угле-
кислоту и монометиланилин: вот почему иногда с большим
шумом происходит растрескивание пороха, стабилизированного
иентралитом, вследствие скопившейся .'внутри неге углекислоты.
Для целого ряда пироксилиновых порохов еще с 1889 г. при-
менялся в качестве стабилизатора вазелин, так как он со-
держит непредельные углеводороды, которые окисляются под
влиянием окислов азота.
Насколько хороший стабилизатор повышает стойкость, можно
видеть на примере одного шведского нитроглицеринового по-
роха, который после 5-летнего непрерывного нагревания при 65°
-полностью сохранил свою стойкость; это испытание было про-
делано на неопределенно долгое время.
II. Свойства бездымных порохов
Хотя бездымные пороха тесно связаны общностью главной
составной части — нитроклетчатки, однако балистические и фи-
зические свойства их сильно разнятся. Даже внешний вид их
может быть различен. Ружейный пластинчатый порох предста-
вляет собою четырехугольные роговидные пластинки длиною
1—2 мм и толщиною 0,2—0,4 мм; кордитный ружейный порох —
II. Свойства бездымных порохов 289
светлокоричневы^шнуры диаметром 1 ми длиною 4—5 см-—
настолько мягок/Что режется ногтем. Обычно употребляемый
трубчатый порох имеет 3—17 мм в диаметре и внутренний канал
шириною 1—5 мм. Порох, употребляемый для тяжелых орудий,
имеет большие размеры и изготовляется в форме палок или тру-
бок толщиною до дюймй и длиною до метра и окрашен в светло-
желтый до темнокоричневого цвет. Самые малые размеры имеет
охотничий порох: диаметр зерен его колеблется между 0,5 и
1 мм', в зависимости от степени желатинизации .зерна охотничьего
пороха более или менее прочны при раздавливании и сохраняют
заметную волокнистую структуру пироксилина. В то время как
охотничий порох преднамеренно окрашивают в яркие цвета —
зеленый, красный, или желтый, — военные пироксилиновый и
нитроглицериновый пороха малых размеров благодаря обра-
ботке поверхности их графитом имеют блестящий серый или
черный цвет. Содержание графита1 в них — от 0,2 до 0,25%.
Удельный вес вполне прожелатинированного пороха колеблется
от 1,55 до 1,63; гравиметрическая плотность остается даже для
специальных тяжелых порохов ниже единицы. Многие пороха
сохраняют долгие годы запах применявшегося при изготовлении
их растворителя; так же легко обнаруживается примесь камфоры.
Нитроглицериновый порох вследствие" содержания в своем со-
ставе маслянистых веществ менее порист и поэтому менее гигро-
скопичен, чем пироксилиновый порох; но, с другой стороны, он
вследствие вытеснения маслянистых веществ легче изменяется под
действием воды, чем вполне прожелатинированный пластинчатый
порох, который без ущерба можно кипятить с водой. Замерза-
ние нитроглицеринового пороха с большим содержанием нитро-
глицерина делает применение его в таких странах, как Россия и
Канада, неудобным. Нечувствительный к влаге порох изгото-
вляется на'ацетоне, так как в ацетоне растворяется даже высоко-
нитрованный пироксилин, в то время как спирто-эфирная смесь
дает в данном случае только набухание. Содержание влаги
в пироксилиновом порохе колеблется от 1 до 2%, в нитроглице-
риновом-— от 0,5 до 1%. Чувствительность к удару
всех бездымных порохов значительно больше, чем у черного
пороха, но не настолько велика, как можно было ждать,
исходя из чувствительности к удару основных ингредиентов —
нитроглицерина и пироксилина. Кубический нитроглицериновый
порох детонирует от удара 2-кг груза подобно динамитной же-
латине при падении груза с высоты 20 см, нитроглицериновый
порох, как тетрил, — при падении груза с высоты 30 см.
Зажженный на воздухе, хорошо прожелатинированный порох
горит интенсивным желтоватым пламенем; удары молнии, попа-
давшие в такой порох, вызывали только пожары, но не взрывы.
1 Kostevitch, The Austrian Navy smokeless Powder in 1914—1918,
Analytical data. Russian Edition, Париж 1932.
19 Зак» 3171. — Штетбахер.
290
Бездымные пороха
Он более безопасен, чем черный порох, так как локальный взрыв,
как правило, дальше не распространяется. Однако при большой
массе и в результате повышения давления дефлдграция может
перейти в детонацию. '
Так, 12 января 1917 г., на заводе Дюпон (Hackell, New Jersey) .произо-
шел взрыв 190 т бездымного пороха, находившегося в пещере. Взрыв имел
совершенно неслыханное действие и силу7. Громадный завод был уничто-
жен до основания, а местность опустошена. В шести городах на расстоя-
нии до 100 миль был слышен удар гигантского взрыва.
Температура вспышки желатинированного пороха,
как показывает большинство результатов испытаний, значительно
ниже, чем у основных его полуфабрикатов — пироксилина и
нитроглицерина, если в порохе имеются примеси, которые при
нагревании вступают в реакцию с пироксилином. Хороший по-
рох, нарезанный кусками величиной в 2 мм, не должен давать
Рис. 121. Рис. 122.
Бездымный американский ружейиый порох (увеличено в 4раза).
вспышку ниже 170°. Германские железнодорожные правила
снижают этот предел до 160°. В противоположность этому
при помощи нового прибора для определения вспышки
Мишеля и М ю р а у р а (стр. 539) установлено, что темпера-
тура воспламенения как пироксилинового, так и нитроглицери-
нового порохов любого происхождения лежит между 199 и 203°,
в то время как воспламенение нежелатинированной смеси обеих
составных частей пороха наступает уже при 197°. На основании
своих продолжительных работ по испытанию на стойкость Метц
указывает на кажущийся странным факт, что наиболее стойкие
пороха имеют более низкую температуру вспышки, чем пороха
менее стойкие. Это явление объясняется повидимому тем, что
получающаяся в большом количестве у нестойких образцов
окись азота удаляется из пороха легче, чем у стойких образцов,
где незначительное количество газа долго остается в порохе и,
вызывая разложение, понижает температуру вспышки.
Никакой желатинированный порох не бывает абсолютно стой-
ким при хранении. Огромное число отдельных фактов, имевших
место на протяжении десятилетий, показывает, что, несмотря
11. Свойства бездымных порохов
291
па тщательный выбор исходных материалов и одинаково тща-
тельную обработку, многие желатинированные пороха разлага-
лись в относительно короткое время без видимых причин.
Такое катастрофическое разложение случается чаще всего
во флоте, где вследствие хранения пороха в теплом помещении про-
исходит самовоспламенение и затем взрыв камер с боеприпасами. Таким
путем погибли корабли «Jena» 12 марта 1907 г. и «Liberte» 25 сентября
1911 г. При гибели последнего было убито 204 чел. и ранено —136 тяжело
и 48 — легко. Подобное же опустошение вследствие разложения бездым-
ного пороха произошло в 1906 г. на японском линейном корабле «Mikasa»,
в 1907 г. — на бразильском линейном корабле «Aquidaban», в 1908 г. — на
японском крейсере «Matsushima» и в 1915 г. — на итальянском военном судне
«Benedetto Brin». Температура в помещении для хранения пороха ни в коем
случае не должна превышать 40°; камера для хранения пороха должна
хорошо вентилироваться и находиться в достаточном удалении от топок
и машинного помещения.
Хранение желатинированного пороха в прохладном помеще-
нии необходимо не только для предотвращения взрыва, но также
в целях сохранения постоянства балистических свойств пороха.
Так например опыты со снарядом DWM 1 при весе заряда 3,35 г
дали следующие результаты:
В нормальном состоянии..............
После 8 дней нагревания при 50° в откры-
том сосуде ..........................
После 8 дней дальнейшего хранения без
нагревания...........................
Начальная скорость (.ч/сек) Наибольшее давление (кг/см2)
870 3277
923 3926
898 3563
Различие в результатах показывает, что порох, хранившийся
в условиях двух последних опытов, оказался совершенно непри-
годным.
Взрыв пороха можно вызвать не только ударом и трением, но
и капсюлем-детонатором. Накопившиеся к концу войны во мно-
гих странах запасы пороха можно было вследствие этого исполь-
зовать как взрывчатые вещества. Необходимо было только
измельчить порох до величины пластинчатого пороха, что в слу-
чае более грубой формы пороха производилось на мельницах
«Эксцельзиор» со стальными шайбами при обильном смачивании
водой. Измельченный нитроглицериновый порох производил
расширение от 330—350 см8 и в прочной оболочке давал ско-
рость детонации от 3 000 до 5 000 м/сек.
Поэтому капсюли-воспламенители в патронах не могут иметь
заряд выше некоторого определенного веса. Сила самого зажи-
гания зависит от способности воспламеняться у применяемого
1 Германские заводы оружия и боевых припасов. Прим. ред.
19*
292
Бездымные пороха
при этом сорта пороха. Крупные медленно загорающиеся отдель-
ные элементы пороха можно быстро зажечь только посредством
промежуточного заряда из черного пороха; без этого дополни-
тельного заряда медленно горящий порох для тяжелых орудий
не даст полного действия. Продукты взрыва состоят из паров
воды, окиси углерода, углекислого газа и азота и содержат на-
ряду с этим также водород и метан, образующийся при повы-
шении плотности заряжания в количестве до 10%. Избыток со-
единений углерода, т. е. горючих газов, желателен, так как при
этом стенки орудия менее подвержены выгоранию. Температура
горения бездымного пороха колеблется от 1800 до 3400° *. Для
чисто пироксилинового пороха В ь е л ь дает температуру 2670°.
Скорость горения пороха называют живостью пороха.
Этот термин соответствует термину «бризантность» взрывчатых
веществ. «Живость» пороха не должна переходить известного пре-
дела, так как горение может перейти в детонацию и орудие может
сильно пострадать. Полужелатинированный и нежелатинирован-
ный охотничьи пороха в этом отношении хуже, чем военный
порох для тяжелых орудий, содержащий нитроглицерин; вели-
чину «живости» пороха можно приблизительно установить
в свинцовой бомбе Т р а у ц л я. Расширение с капсюлем-дето-
натором в 0,54 г не должно превышать более чем на 10% расши-
рение, вызываемое нитроглицериновым кубическим порохом раз-
мером 2 лпи. Расширение тем сильнее, чем более порох способен
к детонации.
1. Испытание на стойкость
Чтобы предотвратить несчастные случаи вследствие самовос-
пламенения и изъять из употребления нестойкий порох, необхо-
димо периодически производить испытания. Помимо этого от-
дельные государства через определенное число лет изымают
имеющийся в военных запасах порох. На больших пороховых
заводах практикуют испытание пороха путем подражания есте-
ственным условиям разложения — хранением при 50°
в особых зданиях с изолированными стенами. Образцы пороха
весом 1 кг, помещенные в неплотно закрытые стеклянные сосуды
и поставленные в эксикатор, хранятся неопределенно долгое
время в сухой или же влажной атмосфере. Все заметные измене-
ния, .в особенности появление газообразных окислов азота, отме-
чаются через определенные промежутки времени. В дополнение
к этому длительному испытанию производят более кратковремен-
ные испытания на хранение при более высокой температуре, при
которых 10 г того же испытуемого пороха нагреваются в тер-
мостате при 75° (постоянная температура поддерживается кипя-
1 Muraour, La vivacite de combustion des poudres colloidales. La Techni-
que moderne, 1931, 180.
II. Свойства бездымных порохов
293
щим четыреххлористым углеродом), при 85° (трихлорэтилен) и
при 100° (вода) до появления бурых паров. Так, стойкость
при хранении нитроглицеринового пороха с 1% централита со-
ставляет свыше 300 дней при 75°, 70 дней при 85° и всего 10 дней
при 100°. Наряду с методом хранения особенно целесообразным
является определение pH по Гансену при 100°. Нагревание
пороха с водой (гидролиз) при 90° дает ценные результаты.
Остальные методы испытания бездымного пороха почти те же,
какие применяются для испытания нитроцеллюлозы. В дополне-
ние к указанному отметим следующее.
Непригодность иодной пробы Эбля в этом случае, где
имеется много веществ, маскирующих появление окрашенной
полоски, особенно (Наглядна. В Германии этим методом испы-
тывается частично только нитроглицериновый порох: иодкрах-
мальная бумажка не должна окрашиваться при 80° в течение
10 мин. Жестче условия испытания в Англии: 30 мин. по
Эблю при 82° для новых морских кордитных порохов. По
американской м е ти лв и о ле то в о й пробе при 134,5° полное
окрашивание реактивной бумажки допускается минимум за
40 мин. для пироксилинового пороха и за 14 мин. — для нитро-
глицеринового пороха. Проба для хорошо желатинированного
пироксилинового пороха со стабилизатором должна выдерживать
нагревание при 132° в течение 5—6 час., для нитроглицеринового
пороха с примесью 1% централита — всего только минимум
30 мин. и для морского нитроглицеринового пороха на нелету-
чем растворителе с 7% централита — 1 час (до появления бурых
паров). При пробе на потерю веса наблюдают ежедневное
уменьшение веса пороха при 8-часовом нагревании до 115°; при
(английской) пробе в посеребренном сосуде отме-
чают повышение температуры, которое происходит в большом
образчике в 50—80 г, нагретом до 70 или 80°, в связи с насту-
пающим в нем разложением.
Сопоставление указанных проб обнаруживает чрезвычайно
различное отношение одного и того же пороха к различным спо-
собам испытаний *. Так например оказывается, что нестабилизи-
рованный итальянский порох по первым трем пробам (на реак-
тивные бумажки) в некоторых случаях превосходит оба хорошо
стабилизированные трубчатые пороха, тогда как хранение с на-
греванием дает обратный результат. Поэтому качественные
пробы, производимые (с помощью реактивной бумажки) для
испытания на .стойкость, 'Можно признать годными только
условно.
1 Новая литература по химическому испытанию порохов на стойкость:
Lenze и Metz, Z. f. Schiess- u. Sprw., 1928, 340; Metz, там же, 1932, 118,
150 и 188; Wiggam и Goodyear, Ind. Eng, Chem., anal, ed., 1932, 72;
E. Berl и Kunze, Halbmikroverfahren nach Will, Z. f. angew. Chemie.,
1932, 669.
V'
294
Бездымные пороха
11. Свойства бездымных порохов
295
Из табл. 21 видно, что пироксилиновые пороха, а также
и пороха с примесью нитроглицерина применяются для всех
видов оружия.
Так, пироксилиновый порох в форме пластинок
служит главным образом для малых калибров — для писто-
летов, ружей, механического оружия и пулеметов; в форме
коротких и длинных трубок он применяется для гаубиц, мино-
метов и полевых пушек. Более сильные нитроглицерино-
вые пороха пригодны как для гаубиц, так и для дально-
бойных пушек с большой начальной скоростью. Это преиму-
щество нитроглицеринового пороха искупается однако быстрым
износом канала орудия. Только нитроглицериновый порох, изго-
товленный с 4—7% централита или уретана, применяемых в ка-
честве нелетучих растворителей, в отношении температуры
горения и связанного с нею срока службы оружия столь же
приемлем, как и толстый пироксилиновый порох.
Среди других нашедших временное применение метательных
средств необходимо еще назвать аммиачноселитренный порох.
Эта смесь, состоящая из 80—90% аммиачной селитры и 20—10%
древесного угля, применялась во время мировой войны как до-
вески к заряду пироксилинового пороха в полевых орудиях. Его
преимущество по сравнению с другими порохами заключается
в легкости и дешевизне изготовления, а также в необыкновенно
низкой температуре горения, которая не дает ни выгорания, ни
дульного пламени и способствует сохранению ствола при непре-
рывной стрельбе. Но, с другой стороны, по энергии этот
порох не выше дымного, и кроме того гигроскопичность селитры
настолько понижает ценные свойства пороха, что он .не удовлет-
воряет минимальным балистическим требованиям, которые
предъявляются в настоящее время к пороху.
Производство бездымного пороха в военное
время превосходило производство всех остальных взрывчатых
веществ. В Америке после перемирия осталось 100 000 т одного
только желатинированного пороха, который был превращен
в промышленные взрывчатые вещества под названием думо-
р и т (Dumont) с добавкою около 35 процентов натриевой се-
литры.
2. Метательные средства большой мощности. Порох для
дальнобойных орудий
Старый дымный порох давал при стрельбе из полевого ору-
дия наивысшую начальную скорость в 430 м/сек, тогда как без-
дымный пироксилиновый порох дает при стрельбе из современ-
ного орудия скорость в 860 м/сек. Несмотря на то что энергия
бездымного пироксилинового пороха превосходит энергию дым-
ного пороха только на 215 б. кал (32%), начальная скорость
в орудии удваивается.
ТАБЛИЦА 21
Состав наиболее важных бездымных пироксилиновых и нитроглицериновых порохов1
Коллодион- ный ХЛОПОК2 Пирокси- лин2 Нитрогли- церин Нитраты и нитропро- дукты Стабилизаторы Другие примеси Влажность Желатини- затор (рас- творитель)
Военный ружейный
порох
Германский S-nopox . . . 24 72,5 — — 0,5 централита-J-0,5 ди- фениламина 0,7 шаве- левоки- 1,3 0,5
Швейцарский нормальный * 95 слого натрия
порох —. — — — 2,0 смолы 0,5 2,5
Французский порох В. . . 30 67 — — 0 д фенилами на — 1,0 —
Североамериканский по-
рох Германский кубический 30 47 — 15 барие- вой + 5 ка- лиевой се- литры — 1,0 мела 1,5 1,5
порох 60 — 38,5 — 1,0 центра лита'цп и акар- дита — 0,5 —
Итальянский порох (соле- 37
нит) 24 36 —- 3,0 вазелина — — —
Английский | Кордит I . • порох 1 ю М. D. . — 36 63 57 30 — 5,0 5,0 — 0,5 0,5 1,5 1,5
Австрийский военный по-
рох 3 — 42 40 16 бариевой 2,0 — 0,7 —
селитры
Австрийский военный пО~ рох .......... 67 — 26 2,0 вазелина 4- диэтнло- вого эфира фталев°й — 1 —
Орудийный порох КИСЛОТЫ
Германский трубчатый по- рох 21 70 5,0 централита или акар- 2,0 винно- 1,3 0,7
дита кислого ка-
ЛИЯ
Французский порох В . . 40 50 — — 2,0 дифениламина — 1,0 1,0
Североамериканский труб- чатый порох 95 — — — 1,0 дифениламина — — —
Германский кубический порох 29 29 40 — 1,0 централита — 1,0 —
Германский кубический порох 30 31 20 3,5 ди- +14 тринитрото- 0,3 централита — 0,7 —
Итальянский порох (фнлит). 49 — 49 луола 0,5 анилина +1,0 кам- форы — 0,5 —
Максим (стабилит II) . . . 30 30 5 34 тринит- — — 1,0 —
роанизол а
Охотничий порох
Шульце 40 40 — 10 бариевой селитры 8,0 вазелина — 1,5 0,5
Саксония — 95 — 4 тринитро- толуола — —— 1,0 1,0
Французский порох J . . . — 79 — — — 17 бихрома- та аммония 1,5 2,5
Итальянский порох (Polvere С2) . . г 35 35 24 — 5,0 вазелина 1,0 бикарбо — —
ната натрия
Револьверный по- рох — 96 — 1,0 бариевой |1,5 дифениламина — р.0 1,5
селитры
1 Брунсвиг Бездымный порох, Госхимтехиздат, 1933, с некоторыми поправками, внесенными автором книги.
2 Коллодионным хлопком называют в настоящее время нитроклетчатку с содержанием азота ие ниже 12,1 /о, я пи-
роксилином— нитроклетчатку с содержанием не менее 13,25% азота.
3 По М. Косте в и чу (Untersuchungen osterreichlscher Marinepulver, 1914 — 1918)
Бездымные пороха II. Свойства бездымных порохов 297
298
Бездымные пороха
ТАБЛИЦА 22
Сравнение применяемых метательных средств
1 кг пороха Нитроглицери- новый порох с 50% нитроглицерина Пироксили- новый порох Дымный порох
Теплота взрыва в кал/кг . . . 1290 900 685
Объем газа л/кг 840 830 285
Начальная скорость м,сек . . 960 860 430
Переходя от пироксилинового пороха к нитроглицериновому,
замечаем, что при повышении энергии на 390 б. кал, или на 43%,
против пироксилинового пороха скорость, сообщаемая нитро-
глицериновым порохом, должна была бы возрасти более
чем вдвое, если бы прирост 'Скорости происходил с одной
и той же пропорциональностью. Таким образом скорость
возросла бы до 2000 м/сек, что конечно не соответствует
действительности: нужно учесть, что разница между ско-
ростью разложения и ростом развиваемого давления у
химически близких между собою пироксилинового и нитро-
глицеринового порохов значительно больше, чем у весьма
различных в химическом отношении дымного и пироксилинового
порохов. Кроме того объем образующихся при горении дым-
ного пороха газообразных продуктов значительно
меньше, чем у бездымного пороха, в то время как между послед-
ним и нитроглицериновым порохом различия почти нет *. Все же
можно согласиться с тем, что если вместо ружейного пластинча-
того пороха применить сильный нитроглицериновый орудийный
порох с тем же зарядом в 3,2 г, то скорость пули могла бы уве-
личиться на сотню метров на первом километре. У длинных мор-
ских орудий скорость достигает в настоящее время всего
960 м/сек, потому что длина их ствола по отношению к калибру
составляет немного более половины по сравнению с ружейным
стволом, и в соответствии с этим энергия пороха используется
не полностью.
С принципиальной точки зрения поднять энергию сильных
порохов выше современной, имеющей величину 1300 б. кал,—не-
трудно. Нужно только увеличить в них содержание нитроглице-
рина выше 50%; дойдя наконец до гремучего студня
(92% нитроглицерина и 8% пироксилина), состав которого отве-
чает идеальному соотношению с точки зрения полноты горения,
мы достигнем величины в 1620 б. кал и увеличим энергию на
25%. Однако с практической точки зрения создать такую кон-
Это не совсем верно у автора. Прим. ред.
II. Свойства бездымных порохов
299
центрацию пороховой массы представляется почти невозможным.
Надо принять во внимание, что по мере того, как энепгия горе-
ния увеличивается и смесь по составу все более приближается
к гремучему студню, порох все более и более приобретает хара-
ктер взрывчатого вещества, пока наконец эта смесь не превра-
тится в одно из сильнейших, хотя и детонирующих с умеренной
скоростью, взрывчатых веществ.
Применение гремучего студня как метательного средства мыс-
лимо еще представить себе в мелкокалиберной гильзе пехотного
ружья. Здесь начальная скорость достигает только около
700 м/сек (рис. 223), т. е. немного больше, чем для дымного по-
роха. Во всяком случае нельзя отрицать возможности примене-
ния гремучего студня для малокалиберного оружия с не-
большой стабилизирующей примесью, так же как и желати-
нированных и стабилизированных смесей из
нитроглицерина с пентритом и гексогеном,
которые оба в идеальном соотношении для горения (74,2/25,8%
и 86,0/14,0%) развивают минимум 1600 б. кал. Для больших
калибров от применения таких смесей приходится решительно
отказаться, так как «горение» нитроглицерина в них может пе-
рейти в «детонацию» с низшей предельной скоростью — от 1000
до 3000 м/сек — и вызвать разрыв толстостенной пороховой
каморы орудий. Такой порох имел бы слишком высокое бри-
зантное действие. Можно было бы сделать попытку умерить
быстроту образования газов и обратить эту смесь в метательное
средство с прогрессивным горением. В настоящее время выпол-
нить это возможно только добавкою примесей, содержащих угле-
род, которые ослабляют кислородный баланс и вместе с тем
соответственно снижают энергию. Таким образом увеличение энер-
гии орудийного пороха связано с двумя неудачными факторами,
которые решительно направлены друг против друга. Выходом
из положения не является также и предложение 1 изготовить осо-
бенно сильное метательное средство, применяя гексанитроэтан
C2(NO2)6 с 42,7% избытка кислорода: предложенная для орудий-
ного пороха смесь из 68% пироксилина, 16% гексанитроэтана,
9% тринитротолуола и 7% диэтилдифенилмочевины (централит I)
имеет недостаточный кислородный баланс, иначе у нее слишком
сильно проявлялась бы наклонность к детонации. Не последнее
значение имеют летучесть и нестойкость гексанитроэтана, кото-
рые являются основным препятствием для дальнейшего развития
этих порохов. Поэтому при дальнобойной стрельбе по Парижу,
опасаясь выгорания ствола, довольствовались средним, не осо-
бенно сильным нитроглицериновым порохом, а потребную энер-
гию получали вследствие необычайно большого по отношению
к весу снаряда заряда.
1 Герм. пат. 277594 (1913) (Zentralstelle в Нейбабельсберге).
300
Бездымные пороха
III. Действие пороха в оружии
О германских военных порохах имеются следующие данные:
Ружейный порох (для остроконечной пули)
Размеры пластинок 1,8X 1X0,4 мм
Удельный вес..........................................1,62
Влажность.............................................1,16%
Число пластинок в 1 г................................912
Состав:
Пироксилин........................................97,14%
Спирт этиловый •...................................0,30%
Камфора.............................................1,08%
Этиловый эфир......................................0,6О’/о
Производные мочевины................................0,75%
Графит..............................................0,13%
Содержание N в пироксилине.........................13,2%
Объем газообразных продуктов......................... 897 л]кг
Температура горения..................................2475°
Начальная скорость......................................... 860 м!сек
Наибольшее давление при заряде в 3,5 г •............. 3235 кг[смг
Трубчатый порох (для полевых орудий)
Размеры 130 х 4Х 1,5
Удельный вес........................................1,61
Влажность...........................................1Д7%
Камфора......................................, . . . 1,3%
Вес снаряда.........................................6,85 кг
Вес заряда................................................. 450 г
Скорость................................................... 406 м!сек
Давление (среднее)........................................ 1594 кг!см2
Французский трубчатый порох ВМ15
(300 X 50 X 3,5 мм) дает в 24-cjk орудии при
весе заряда 76 кг и
весе снаряда 170 кг
начальную скорость е»0=920 м!сек,
среднее давление рт — 2600 кг/см*
1 кг бездымного пороха дает около 900 л газов и 1300 б. кал
для их расширения, в то время как дымный порох может дать
максимум 280 Jt при половинном количестве тепла.
Брунсвиг указывает на следующие преимущества бездым-
ного пороха по сравнению с дымным:
1. Мощность выше .в 2 или 3 раза.
2. Отсутствие неприятного образования дыма, что дает возможность
полностью использовать магазинные винтовки, пулеметы, орудия с откатом
и скорострельные пушки.
III. Действие пороха в оружии
301
3. Широкая возможность подбора соответствующей марки пороха для
каждого орудия.
4. Большая однородность действия вследствие большего однообразия
пороховой массы.
5. Малая чувствительность к влажности и сырой погоде.
6. Отсутствие пыли даже после длительной перевозки.
7. Меныпая опасность при изготовлении, так как при работе приходится
иметь дело с влажной пластичной пороховой массой.
Табл. 23 показывает балистические преимущества бездым-
ного пороха то сравнению с дымным,
ТАБЛИЦА 23
Бадиетическое развитие ручного огнестрельного
оружия
Дымный порох Бездымный порох
1740 г. 1841 г. 1870 г. 1884 г. 1888 г. 1905 г. 1911 г.
Калибр винтовки . . . (мм) Вес пули (г) Вес заряда (?) Начальная скорость (м)сек) Дульная энергия . . . кгм Поражаемое пространство при высоте пели 1,7 м Число прицельных выстре- лов в минуту Наибольшая дальность при- цельного выстрела . . (м) Дальность полета пули . (ж) 20,1 30 14,5 150 34 100 4 300 1200 15,4 31 4,8 280 122 200 5 460 2000 15,4 21,5 4,8 340 125 250 8 1200 2500 11,0 25 5,0 430 231 350 12 1600 3000 7,9 14,7 2,6 620 283 550 20—25 2060 4000 7,9 10,1 3,2 860 374 550 20-25 2000 4000 7Д4 11,3 3,2 805 372 700 20-25 2000 4000
Швейцарские винтовки относятся к лучшим. По-
этому мы приводим балистические данные для ручного огне-
стрельного оружия этой страны. Заряд состоит из чистого же-
латинированного и стабилизированного пироксилинового пороха
(пластинчатый порох).
На рис. 123 обе кривые должны плавно подниматься, как они полу-
чаются например при определении давления индикатором Р у м п ф а. Но так
как они представляют результат вычисленных значений, то они дают лишь
приблизительное направление. При рассмотрении кривой давления видно, что
максимальное давление в 4561* s кг наступает через одну сорокатысячную се-
кунды, после того как снаряд прошел в канале 112 мм. В этот промежуток
времени подтем происходит скачкообразно, что вряд ли может быть объ-
яснено ошибкой опыта, так как химическое разложение пороха перед тем,
как пойти на убыль, дает две ясных ступени. Кривая скорости показывает,
1 Этот столбец содержит цифровые данные, относящиеся к новой швей-
царской винтовке.
s Это теоретически вычисленное число не соответствует фактическому
давлению. Измеритель газового давления Маузера дал в среднем
4130—3890 кг 1см2 (Z. f. Schiess- u. Sprw., 1932, 403).
302
Бездымные пороха
Пехотная образца 1889 г. । ландштурм) винтовка Ordonnanz М,11 Ордонанц Карабин образца 1911 г. Военный пистолет образца 1906 г.
Длина ствола (мм) Калибр (мм) Вес нуля (г) Ве< заряда (г) Начальная скорость . . (м/сек) Длина нарезки Число оборотов в секунду . . %о подъема траектории пули 500 м подъема траектории пули 1500 м Угол падения 500 м „ . 1500 м 780 7,5 13,8 2,0 605 270 мм 2241 10,56 = 36' 67,7 = 3°52' 15,7 = 54' 131,8 = 7°30' 780 7,54 11,3 3,2 805 270 жлг=4°50' 2981 .4,55 = 15' 25,7 = НУ 5,6 = 19' 51,2 = 2°56' 592 7,54 11,3 3,2 770 270 2852 120 7,65 6,0 0,3 350 250 1460 прицел для 5О.ч 12%
что ускорение в последние десятитысячные доли секунды падает очень
мало и что при уменьшении пути пули в канале с 690,2 до 494,7 мм (длина
карабина) скорость у дульного среза уменьшается только на 26,5 м.
Рис. 123. Диаграмма развития давления газов и ско-
рости пули для германской винтовки 98 с пулей S(no
Роне).
Действие ружейного огня на дальние дистанции, свыше 1200 м,
до войны чаще всего преувеличивали, что в боевой обстановке
вызвало разочарование. Поэтому в настоящее время прицели-
вание ограничивают действительной дальностью огня, а от длин-
ноствольных винтовок все более и более переходят к коротким
III. Действие пороха в оружии
303
карабинам, которые на тех же дистанциях имеют почти ту же
отлогую траекторию пули.
У современной пехотной винтовки значительно увеличена про-
тив прежнего начальная скорость пули и связанная с ней настиль-
ность, которая всегда сопровождается отлогой траекторией, от-
чего увеличиваются пробивная сила и меткость. Так, современ-
ные пехотные пули на дистанции 1000 м пробивают двух человек,
на дистанции же 2000 т — одного человека. Пуля, выстреленная
вертикально вверх, теряет свою живую силу быстрее: выше
1500 т способность к поражению (самолетов) уже падает; на
2650 м кончается поражаемость для германской винтовки и на
2700 лг — для швейцарской. Для достижения наивысшей точки
остроконечной пулей, имеющей начальную скорость 875 м/сек,
необходимо 18,5 сек.; после этого, когда скорость пули стано-
вится равной нулю, она начинает падать тупым концом вниз,
вращение же вокруг оси все же продолжается; через 57 сек. она
падает в пункт вылета. Уменьшение скорости и пробивной силы
при горизонтальном выстреле приведено в следующей
таблице:
Дистанция Германская винтовка (пуля S) Швейцарская винтовка (пуля D) Французская 75-jhjh пушка 28-сл/ пушка
0 895 805 529 975
300 649 6<">5 495 957
500 511 581 473 946
1000 294 412 422 916
2 000 153 250 346 8 8
5000 -— — 246 701
20000 — — — 349
Числа этой таблицы показывают, какое преимущество имеет
швейцарская винтовка перед германской в смысле большей ско-
рости у дульного среза. Уже начиная с 300 т и при дальнейшем
увеличении расстояния швейцарская винтовка превосходит гер-
манскую в этом смысле. Два других столбца показывают, что с по-
вышением веса снаряда скорость становится более постоянной
вследствие возрастания инерции благодаря увеличению попереч-
ной нагрузки снаряда по сравнению с сопротивлением воздуха.
Насколько поперечная нагрузка (вес снаряда в кг. деленный
на поперечное сечение в с.м~) влияет на практическую дальность выстрела,
Г енерт* показывает на следующем сравнении: теоретически можно было
бы снаряд, безразлично какого калибра и веса, послать в безвоздушном
пространстве со скоростью 800 м и под углом возвышения в 50° на рас-
стояние в 64,3 км, практически же снаряд 38-см морской пушки летит
только на 34 км, снаряд небольшой полевой пушки — только на 3,2 км.
Далее, оказывается, что вследствие сопротивления воздуха путь при боль-
Geschiltz u. Schuss, Берлин 1928, 356 стр., 154 рис.
304
Бездымные пороха
шой скорости соответственно укорачивается быстрее, чем при малой ско-
.рости. Так например для 38-см морского снаряда потеря дальности против
теоретической при начальной скорости 700 м для большого заряда соста-
вляет 60% и около 40% для скорости 535 м. Естественно, что форма сна-
ряда при этом играет не последнюю роль.
1. Энергетический и ба диетический балансы пороха в оружии
Максимальное давление газов измеряется крешерным прибо-
ром Нобля (1860 г.), кривую же газового давления или, что
то же, развивающуюся силу определяют с помощью велосиметра
Себера (1881 г.). При этом откат выражается как функция
времени с помощью камертона, вращающегося барабана или
фотографически — лучом от зеркала. Скорость, которую имеет
снаряд при вылете из дула орудия, так называемая начальная ско-
рость, измеряется на возможно меньшем расстоянии от дула.
Для этого служит чаще всего хронограф ле-Б у л а н ж е (1864 г.)
с отсчетом 0,2—0,001 сек. или искровой хронограф Сименса
(0,1—0,000001 сек.), С помощью конденсаторного хронографа
Саб и не - Ра доковиц (0,001—0,0000001 сек.) удается опреде-
лить скорость снаряда на расстоянии в 20 см от среза дула
с ошибкой измерения до 0,2%.
Выстрел из германской пехотной винтовки М/98 дает по
Кранцу следующий баланс работы:
В 3,3 г пороховом заряде...........
1. Дульная энергия...................
2. Энергия вращения у дульного среза . .
3. Энергия отдачи для того же момента .
4. Нагревание ствола.................
.5. Остаток..........................
2762 кал = 1179 кгм
905 = 386 . = 32,8%
4 » = 1,7 . = 0,14%
3 = 1,3 . = 0,12>/0
620 = 265 » = 22,5%
1230 » = 525 „ = 44,5%
Значительный остаток —это то количество тепла, которое уходит с го-
рячими газами и бесполезно теряется частью как движущая энергия в воз-
духе (вспышка), частью как энергия вибрации в стволе; примерно вдвое
меньшее количество идет на нагревание ствола: при каждом выстреле про-
исходит повышение температуры его на 3° (1 выстрел в 20 сек.).
Абсолютная величина дульной энергии колеблется между
400 кгм винтовки и 41400 000 кгм для морского орудия,
имеющего калибр 40,64 см и длину ствола 50 калибров. Чтобы
сделать более наглядной величину энергии снаряда такого ору-
дия, Швинн инг сравнивает ее с живой силой движущегося
курьерского поезда. Тяжелый снаряд в 620 кг для 35,5-см мор-
ской пушки в 50 калибров длиной требует в среднем пороховой
заряд в 255 кг трубчатого пороха и развивает дульную энергию
в 27 650 тм. Это в 2,9 раза больше энергии движущегося со ско-
ростью 90 км!час курьерского поезда весом в 300 т в составе
локомотива с тендером, багажного вагона и 4 шестиосных пасса-
жирских вагонов.
III. Действие пороха в оружии
305
2. Поведение пороха при стрельбе
Образование дыма. В ручном огнестрельном оружии
порох сгорает почти без дыма. С увеличением калибра количе-
ство дыма при выстреле возрастает. Для воспламенения бездым-
ного, с толстым сводом, орудийного пороха необходим дополни-
тельный заряд (воспламенитель) из дымного (черного) пороха.
С увеличением порохового заряда увеличенное количество вос-
пламенителя дает больше дыма. Далее увеличивается количество
получающейся при сгорании пороха воды, которая пропорцио-
нально величине заряда увеличивает дымность. В наибольшей
степени увеличивает образование дыма однако неполное сгора-
ние пороха при большом заряде, ибо весь процесс выстрела про-
исходит в течение нескольких тысячных долей секунды, и нитро-
глицериновый порох с толстым сводом трубки не успевает
сгореть полностью. Поэтому процесс горения заканчивается у са-
мого дула орудия, сопровождаясь нежелательно большим раз-
витием дыма, причем из-за неполного разложения в орудиях
больших калибров пороховой дым часто получает красную
окраску от окислов азота.
Выбрасывание пламени при открывании
затвора
Неполностью сгоревшие пороховые газы после выстрела, сме-
шиваясь с атмосферным воздухом, образуют взрывчатую смесь,
которая от соприкосновения с горячими стенками воспламеняется
внутри канала. Поэтому воспламенение газов внутри канала ору-
дия наблюдается чаще всего при длительной и быстрой стрельбе
в горячем стволе орудия. Если со стороны дула орудия имеет
место встречный поток воздуха, то при открывании затвора
пламя может вырваться после выстрела назад; это пламя может
стать особенно опасным, если в камору сейчас же вкладывается
новый пороховой заряд. Жертвой такого обратного пламени при
открывании затвора были уже целые команды орудийной при-
слуги. Такой весьма поучительный случай произошел 13 апреля
1904 г. на американском военном судне «Миссури»; это стоило
жизни 32 человекам и вследствие воспламенения лежавших по со-
седству пороховых зарядов едва не повлекло за собою ката-
строфы всего судна. И ранее при стрельбе из тяжелых морских
орудий наблюдалось, что если тотчас после выстрела открыть за-
твор, то из канала орудия вырываются пламя и горячие газы,
которые обжигают волосы и платье орудийной прислуге*
Поэтому в настоящее время при стрельбе из морских орудий
после каждого выстрела и перед открыванием затвора канал
орудия продувается сжатым воздухом, благодаря чему при
вкладывании нового заряда воспламенения произойти не может.
20 Вак. 3171. — ЛЬгетбахер.
306
Бездымные пороха
Дульное пламя
Так называют большой огненный шар перед дулом, который
подобно обратному пламени из казенной части орудия по-
является вследствие воспламенения после выстрела газов, бога-
тых окисью углерода, водородом и метаном. Дульное пламя
представляет собою поэтому вторичное явление, и его нельзя
смешивать с тем пламенем, которое, как пороховое пламя
в собственном смысле, вылетает из дула каждого орудия. Звук
Рис. 124. Дым и лу 1ьиое пламя тяжелых морских орудий.
вспышки дульного пламени следует так быстро за
выстрелом, что на-слух оба эти звука нельзя отделить один
от другого и на барабане прибора для записи звуковых волн
промежуток между ними отмечается только одним изгибом.
Звук от обоих взрывов следует один за другим и восприни-
мается как один усиленный звук. Дульное пламя и пламя от
выстрела хорошо и далеко видны ночью и в пасмурную погоду;
этим они обнаруживают местонахождение орудия. При стрельбе
из большой мортиры иногда образуются огненные змеи, кото-
рые кай бы выползают из дула короткого ствола.
Эти явления пламени слабее проявляются при пироксилино-
вом и сильнее при нитроглицериновом порохе вследствие того,
что пороха с высокой теплотой и температурой сгорания,
III. Действие пороха в оружии
307
а также вследствие более слабой способности горения особенно
легко дают дульное пламя. Причинная зависимость между спо-
собностью горения, температурой взрыва, дульным пламенем и
пламенем от пороховых газов чрезвычайно сложна, и эти явле-
ния еще не получили своего объяснения.
Подобно тому как это делается для взрывчатых веществ,
предназначенных для работ в атмосфере рудничного газа, для
гашения дульного пламени подбирают средства, пони-
жающие его температуру. К ним относятся углекислый .натрий,
щелочные мыла, мочевина, нитрогуанидин, которые уменьшают
или совсем уничтожают пламя. Большинство из этих примесей
имеет однако другие недостатки, так как они или снижают стой-
кость пороха, или увеличивают образование дыма. Дымность
и пламенность при выстреле находятся в обратной зависи-
мости. Особенно следует иметь в виду, что вещества, которые
лучше всего гасят пламя, в то же время увеличивают дымность.
Примеси, которые идеально удовлетворяют всем требованиям,
едва ли будут когда-нибудь найдены. Необходимо затем не
только устранять дымность и пламенность, но также заглушать
звук выстрела. Звук выстрела и пламя являются .вообще обла-
стью, в которой необходимо произвести еще обширные иссле-
дования.
Эрозия каналов орудий
' Износ каналов огнестрельного оружия зависит не столько от
давления, сколько главным образом от температуры по-
роховых газов. Чем выше последняя, тем больше выгорание, или
эрозия, канала ствола. При этом крупнокалиберные орудия,
имеющие заряды исключительно нитроглицеринового пороха —
пороха наиболее сильного, но вместе с тем образующего газо-
образные продукты, нагретые до наиболее высокой темпера-
туры, — обнаруживают самый короткий срок службы. В то
время как 78-тм полевое орудие, стреляющее пироксилиновым
порохом, может сделать 10 000 выстрелов, до тех пор пока его
ствол не износится вследствие истирания нарезов и полей и рас-
ширения канала, орудие калибром 21 ст может сделать всего
400 выстрелов, орудие калибром 30 ст— 150, и для орудия-ка-
либром 38 ст с зарядом сильного нитроглицеринового пороха
число выстрелов снижается даже до 130—80. Для 42-ст мор-
тиры или дальнобойного гигантского орудия, в которых упо-
требляются особенно сильные и соответственно этому сгораю-
щие при высокой температуре пороха, число выстрелов еще
меньше.
С каждым выстрелом часть внутренней поверхности канала
разъедается, выгорает и выбрасывается вместе с пороховыми
газами в воздух. По данным С и в и при каждом выстреле из
мощной 28-ст пушки выбрасывается х/з кг железа. После того
20*
308
Бездымные пороха
как сначала на поверхности металла становятся заметными лишь
тонкие черточки, в дальнейшем меткость уменьшается по мере
того, как расширяется камора и часть пороховых газов проры-
вается между ведущим пояском снаряда и выгоревшей трубой.
Точно так же теряется конечно обтюрация частей затвора, в ре-
зультате чего износ орудия ускоряется.
IV. Пули и снаряды и их действие
1. Пули (дум-дум, расширяющиеся, разрывные, зажигательные
и трассирующие)
Для повышения действия пуль ручного оружия выше извест-
ного предела пробиваемости, характеризуемого узкой входной
и выходной пробоинами, можно пользоваться тремя типами
пуль. Это пули следующих типов:
1) пули дум-дум, действие которых основано на рас-
ширении или разрыве, получающемся благодаря спе-
циальной форме и составу металлического сердечника
пули;
2) пули с зарядом взрывчатого вещества и
ударным воспламенителем;
3) пули с чисто механическим разрывным дей-
ствием, получаемым от большой живой силы их («ультра-
пуля»). Пули этого типа серьезно изучались только в последние
годы.
С появлением малокалиберной пули с оболочкой нарезное
оружие стало давать значительное снижение в поражении целей
по сравнению с прежними тяжелыми свинцовыми пулями, совер-
шенно не имевшими наружной оболочки или имевшими ее ча-
стично. Чтобы исправить этот «недостаток», английские войска
в Индии стали впервые надрезать вершины пуль с оболочками
тогдашней винтовки Ли-Митфорд таким образом, что свинцовый
сердечник значительно выступал. При попадании в твердый пред-
мет, например в кость, пуля расплющивалась, причем свинец
одновременно выступал из прочной железной оболочки, мягкий
сердечник в передней части получал форму гриба и при дальней-
шем проникании вызывал тяжелые, зияющие раны с широким
разрывом тканей. По месту производства этих пуль в местечке
Д у м-Д у м, расположенном около Калькутты, такие пули стали
называть этим зловещим именем. Во время бурской войны
действие пуль типа дум-дум достигалось крестообразным .надре-
занием вершины оболочки пули; мягкий свинец выступал из
сплюснутой в виде чашечки пули и производил ранения, анало-
гичные описанным выше. С тех пор пуля дум-дум претерпела
много изменений, а во время мировой войны она вопреки суще-
IV. Пули и снаряды и их действие
309
ствовавшим международным соглашениям1 снова появилась на
сцене, причем простым надрезанием пули более не удовлетворя-
лись, но чаще всего переднюю часть вытачивали на большую или
меньшую глубину, так что к расширению, имевшему место в пулях
дум-дум первоначального типа, прибавилось еще пневматиче-
ское действие сжатого и затем снова расширяющегося
воздуха. В этих модернизированных пулях дум-дум внутренний
канал имеет воронкообразное расширение, и пуля, начиная
с места попадания, разрывает все, что ей встречается на пути
внутри конуса с углом в 90°. Дальность полета таких тупых пуль,
естественно, сильно уменьшилась, а меткость становится тем
Рис. 125. Ружейные пули:
а — обыкновенная пуля (пуля D); Ь — современная тупая пуля лум-лум со срезан-
ной головкой и с углублением в сердечнике; с — пуля дум-дум со свинцовой го-
ловкой без оболочки; d — современная охотничья разрывная пуля; е — бризаит-
* ная пуля Маттера (увеличено в 3 раза):
1—никелированная стальная оболочка; 2 — свинцовый сердечник; 3—свинцовая
головка; 4 — пустотелая головка; 5 — мягкий свинец; 6 — стальной шарик, d —
6,6 л<л<; 7—оболочка (с желобками); 8 — свободное пространство; 9— гартблей;
Ю — ударник; 11— предохранительная пластинка; 12 — ударный состав (гремучая
ртуть); 13— разрывной заряд (пентрит).
меньше, чем больше сплющивание или пустота. Пулям дум-дум
отдается предпочтение на охоте 2 за крупным зверем, и в настоя-
щее время существуют различные образцы, которые соединяют
в себе наивысшую степень действенности с минимумом раз-
рушения мускулов. На рис. 125, д, представлена такая расширяю-
1 По Петербургской конвенции от 4 ноября 1868 г. приме-
нение разрывных снарядов весом ниже 400 г ib сухопутной и морской войне
было запрещено. Это международное соглашение было снова подтверждено
третьей Гаагской декларацией, так называемой дум-дум-декларацией 1889 г.,
подписанной 15 державами. 11 держав отклонили подписание этой декла-
рации.
2 Подробнее об этом см. в отличном охотничьем учебнике и справоч-
нике: Evon Raasfeld, Das deutsche Weidwerk под редакцией E. G. Silva-
Taronca, Берлин 1931, 698 стр., 310 рис.
310
Бездымные пороха
щаяся пуля Штендебаха, пуля Торпедо, калибром 8 мм,
рассчитанная на скорости до 550 м/сек. При попадании передняя
часть, состоящая из свинца, благодаря давлению стального ша-
рика сначала сплющивается и входит в виде веера в цель (мус-
кулы животного), вызывая удар, который калечит поранен-
ный ею организм. Непосредственно за этим следует сжатие зад-
ней части пули, состоящей из гартблея, вследствие чего имеет
место вторичное замедленное («гидродинамическое») действие,
сопровождающееся расширением, результатом чего является
более значительная глубина проникания пули. Такие крокодило-
вые пули пригодны для всех животных — «от серны до самого
толстокожего животного нашей планеты».
В новейшее время, после того как боевые средства, приме-
ненные в последней войне, сделали ссылки на международное
право смешными, получили гласность предложения М а т т е р а,
касающиеся еще более действительных ружейных разрывных
(бризантных) пуль г. На рис. 125, е представлен в разрезе слож-
ный взрыватель, расположенный в головной части одной из
таких пуль. Разрывным зарядом служит высокобризантный те-
транитропентаэритрит, на который в качестве ударного состава
напрессовано немного гремучей ртути или азида свинца (воспла-
меняющихся от накола ударника). Разрушительное действие,
производимое этими пулями, превосходит таковое пуль дум-дум;
однако эффект этого достижения ослабляется частыми отказами,
преждевременными разрывами в канале орудия, что и неудиви-
тельно, принимая во внимание микроскопические размеры взры-
вателя. Кроме того дорогая работа, сходная с работой часового
мастера, ни в какой степени не окупается ничтожным с абсолют-
ной точки зрения осколочным и взрывным действием. Наконец
весьма важное значение имеет понижение качеств такой пусто-
телой пули в балистическом отношении; меткость массивной
ружейной пули объясняется именно ее балистическими каче-
ствами.
Следующим образцом специальной пули, который примыкает
к этой же группе, является безгильзовая пуля Лю-
до р ф а. В этой пуле пороховой заряд и средство воспламене-
ния находятся в самом пустотелом корпусе пули. Благодаря
этому тяжелая латунная гильза, занимающая большой объем,
становится излишней, и при том же весе и объеме можно распо-
лагать соответственно большим числом выстрелов. В свое время
автор был свидетелем того, как 6 таких пуль, выстреленных из
военной винтовки на дистанцию 300 м, дали 5 попаданий в ми-
шень. Конечно по сравнению с нормальной пулей вследствие
малой дистанции и недостаточной пробивной силы они отступают
на второй план; однако удивительно, что в этом направлении не
* F о с k е, Explosivgeschosse kleiner und kleinster Kaliber, Heerestechnik
1929, 269—277; франц, пат. 651781.
IV. Пули и снаряды и их действие 311
найдено еще удовлетворительного решения для оружия ближнего
боя (револьверов); такое положение зависит скорее от того, что
меньшее внимание уделяется точности попадания, чем большому
числу выстрелов в единицу времени.
Зажигательные и осветительные пули и снаряды нашли об-
ширное применение во время мировой войны как в пехотном
оружии, так и в оружии более крупного калибра; в будущем они
сыграют не меньшую роль.
Из многочисленных образцов фосфорных зажига-
тельных пуль самой действительной является пуля,
представленная на рис. 126; кроме того она произво-
дит то же действие, что и пуля дум-дум. При попа-
дании в цель ее оболочка расплющивается, подвиж-
Рис. 126.
Фосфор-
ная зажи-
ной же стальной сердечник по инерции
движется вперед и выталкивает горящий
фосфор из пули. При этом горючие ве-
щества, содержащиеся в баллонах, напри-
мер бензин в аэропланных резервуарах,
воспламеняются, а живые цели получают
тяжелые поражения.
Из группы трассирующих и зажига-
тельных пуль (рис. 127) все чаще и чаще
встречаются бронебойные пули,
применяемые для поражения воздушнык
и других целей, защищаемых легкой бро-
ней. «Трасса» имеет в данном случае толь-
ко вспомогательное значение, а именно:
гательная дает возможность стрелку видеть место
нуля; падения пули и тем самым облегчает при-
j-мельхио- целивание; связанная с этим возможность
ровая обо- • 7
лочка, 2— производства пожара тоже не менее же-
фор-з—по- лательна. Большая пробивная сила это-
двйжнов го рода пуль основывается на том извест-
стальной *
цилиндрик; ном явлении, что если стальной сердеч-
сердеч- ник ПРИ УДа'Ре проходит сперва сплющи-
иик. вающуюся в виде кольца оболочку из лег-
кого металла, которая замедляет его по-
ступательное движение и сообщает ему направление,
Рис. 127.
Бронебой-
ная трасси-
рующая
пуля:
Z — оболочка
из мягкой стали
(покрыта
медью); 2 —сер-
дечник из гарт-
блея; 3 — бро-
небойный сер-
дечник нз твер-
дой стали; 4~
гильза из мяг-
кой стали; 3—
трассирующий
и зажигатель-
ный состав; б—
воспламени-
тель; 7~ отвер-
стие для вос-
пламенения.
ТО ОН МО-
жет проникнуть глубже, чем ^обыкновенно г.
Эти пули находят применение особенно в сверхмощных пуле-
метах (11 тити). В качестве трассирующего состава на-
ряду с фосфором применяется смесь, состоящая из порошко-
образного магния и перекиси бария. Воспламенение в момент
1 Новейшие опыты с закаленным 2-сл/ сплошным стальным снарядом
показали однако, что пробивная сила в отношении брони достигает той же
величины, как и в случае мягкой оболочки, снаряженной стальным сер-
дечником.
/ "
312
Бездымные пороха
Рис. 128. Фран-
цузская ружей-
ная граната:
1—взрыватель; 2—
корпус гранаты
(сталь илн литая
сталь); 3— стабили-
затор.
выстрела происходит через то же отверстие в дне, через которое
появляются затем видимые на полете дым или огонь. Нормаль-
ная пехотная пуля видима до 1000 м.
Пехотную винтовку стремятся во всех отношениях усовершен-
ствовать и сделать ее наиболее удобной в обращении, насколько
возможно легкой и пригодной к применению во всех возможных
случаях; при такой постановке вопроса все предыдущие предло-
жения не давали удовлетворительного решения. Новый шаг
в этой области сделали французы, использовав;
винтовку для метания ружейной гранаты
весом 450 г с прицельной дальностью 325 да;
при разрывном заряде в 50 г ружейная гра-
ната дает весьма действительные осколки
(рис. 128).
Наряду с расширяющимися пулями
дум-дум известны также пули, которые произво-
дят разрывное действие чисто механиче-
ского происхождения. Если пехотная пуля,
имеющая большую скорость, проникает в какой-
нибудь материал, частицы которого обладают
малой силой сцепления, например в жидкие или
полужидкие массы, как вода или как влажная,
глина, мозг, сердце, печень, костный мозг, то
разрывное действие получается такое же, как
если бы внутри материала находился бы заряд,
который был подвергнут воспламенению. Неболь-
шое количество воды разбрызгивается во все сто-
роны и, что особенно замечательно, главным обра-
зом в направлении стрелка; в шашке из пласти-
ческой глины получается расширение, объем ко-
торого приблизительно в 400 раз больше пули,
попавшей в шашку. Глиняный шарик диаметром
30 еда, пронизанный остроконечной пулей (пуля S,
скорость 870 м/сек), прошедшей через центр,
раздробляется нацело, как будто он взорвался.
Шарик же диаметром 45 еда хотя и остается целым,
но при этом внутри него образуется почти шаро-
образное расширение диаметром 25 еда, имеющее
входное и выходное отверстия диаметром со-
ответственно 4 и 8 еда.
Такие процессы пробивания удалось зафиксировать на фото-
графии и разложить затем снимки кинематографическим путем
(до 100 000 изображений в секунду)1. Так например выстрел из
пехотной винтовки в свиной пузырь, наполненный водой, обна-
1 Application de la chrono-phofographie parfitincelleelec-
t r i q u e a l’£tude des phenomfenes de ballistique, Bulletin off. de la direct.,
des recherches sclent, et industr. et des inventions, Париж 1919, 48—54.
IV. Пули и снаряды и их действие
3/<?
ружил следующие явления Ч Сначала конус разбрызгивания ча-
стиц воды обращен вершиной к входной стороне, затем к выход-
ной стороне и увеличивается все больше и больше. Весь пузырь
остается в покое довольно продолжительное время, и только
тогда, когда пуля находится на расстоянии 245 ст от выходного-
отверстия, начинается собственно разрыв пузыря. То же явление
наблюдалось на глиняном шаре и жестяном сосуде, наполненном
водою: разрыв или раздробление начинались лишь после того,
когда пуля уже вышла. При попадании пули в голову
с близкого расстояния в большинстве случаев сносится черепная
крышка. Так например жертвы революции, расстрелянные в лицо
в упор, все без исключения представляют ужасающую картину:
в более легких случаях голова принимает такую форму, как
будто по ней произведен удар обухом топора, в более же:
тяжелых случаях бывает оторван череп, и часто так, что от него
остается только небольшая часть. Мозг в большинстве случаев,
разбрызгивается. (Револьверные пули, обладающие вдвое мень-
шей скоростью по сравнению с винтовочными, не обнаруживают,
естественно, указанных выше явлений, напоминающих взрыв)..
Все описанные явления, как указано выше, относятся к массам,,
более или менее легко меняющим свою форму, подвижным;
в свинце это действие уменьшается, в песке или дереве оно почти
полностью исчезает.
Если однако перейти от обычных применявшихся до настоя-
щего времени скоростей полета пуль в область ультраско-
ростей порядка 1500 м/сек, то механическое разрывное дей-
ствие распространяется и на самые прочные препятствия. Так
например Г е р л и х2 указывает, что его 7-мм ультрапуля, имев-
шая начальную скорость 1450 м, пробивала твердозакаленную-
12-Л1Л7 броневую плиту; пробоина получалась в виде круга с вну-
тренним Дйаметром, равным 15 мм, причем материал плиты ока-
зался вогнутым внутрь в виде круга диаметром около 25 мм. Пуля
весила всего лишь 6,5 г и состояла из мягкого свинцового сердеч-
ника, заключенного в тонкую мягкую железную оболочку. Обык-
новенная же 7,9-мм пуля со стальным сердечником дала лишь-
пробоину равную диаметру пули.
При этих чрезвычайно больших скоростях полета пуль механико-
динамические процессы протекают так быстро, что даже мягкая пуля
не успевает сплющиться и разбиться на поверхности плиты; точно так же
не имеют значения упругие свойства стальной плиты: два тела, сталкиваю-
щиеся с некоторой критической (предельной) скоростью, практически
являются по отношению друг к другу несжимаемыми и абсолютно твер-
дыми. При рассмотрении пробоин в буферах железнодорожных вагонов,
получившихся от беспримерного по своей бризантности взрыва в Бодио,
я уже давно высказал предположение, что в данном случае пробоины
1 С. Cranz, Lehrbuch der Ballistik, т. IV, 1918, табл. 8; далее М. Ма-
sim a u. S. Sasaki, Effets des balles de fusil sur les matures plastiques,.
Мёш. de 1’Art. franc. 1932, 563—580.
’Kugel u. Schrot, 1931,96—103.
314
Бездымные пороха
должны были образоваться благодаря тому, что железо расплавилось.
Теми же причинами объясняется проникание осколков тигля в поверхность
железной плиты, получаемое при бризантном взрыве; в данном случае энер-
гия, выделяющаяся при взрыве, несомненно приводит к расплавлению ме-
талла.
На основании этих наблюдений механический процесс разрыва
можно представить себе следующим образом.
Часть энергии движения пули передается предмету, по которому про-
изводится стрельба; частицы материала, с которыми непосредственно стал-
кивается :пуля, в свою очередь передают остаток энергии близлежащим
слоям, и таким образом механическая энергия распространяется от частицы
к частице до тех пор, пока образование осколков совершенно не прекра-
тится. Следовательно частицы материала приобретают в известной мере
скорость пули, движение и ускорение которой направлено по линии наи-
меньшего сопротивления. Явление весьма сходно с раздроблением тела
зарядом взрывчатого вещества; разница лишь в том, что при ударе пули
частицы материала получают ускорение от нее, а при взрыве — в резуль-
тате давления, производимого газообразными продуктами.
Первые сведения об ультрапуле были восприняты с удивле-
нием, достойным профанов; не 'раз ставился вопрос о том, воз-
можно ли вообще получить такие скорости при стрельбе из обык-
новенной пехотной винтовки. Коснемся кратко этого вопроса
и дадим на него ответ, основываясь на элементарных понятиях
термохимии и балистики.
Соответственно изложенному на стр. 72 энергия пороха используется
в канале винтовки приблизительно на */«. Следовательно, зная дульную
энергию пули, можно рассчитать вер порохового заряда, требуемого для
достижения определенной начальной скорости. Пусть скорость то, сообщае-
мая пуле, равна 1500 м/сек, а минимальный вес самой пули составляет 8,5 г
(ультрапуля калибром 7 мм по понятным соображениям весит всего 6,5 г);
тогда дульная энергия будет:
8,5-15002 „„„„ . .
---— = 97л 577 гм (граммометров).
Пусть для порохового заряда взят особо сильный нитроглицериновый
порох, выделяющий не менее 1400 кал/г. Этому количеству теплоты экви-
валентно 1 400 427 гм механической работы. Вычисленная дульная энергия,
равная 975 577 гм, составляет только */з всей энергии, развиваемой порохом;
отсюда пороховой заряд в граммах равен:
3-97.Э577
1400-427 ’
Этот пороховым заряд необходим для сообщения пуле требуемой началь-
ной скорости в 1500 м/сек. Если мы увеличим вычисленный вес порохового
заряда, равный 4,9 г, еще на 10%, т. е. доведем его в общем до 5,40 г
(чтобы компенсировать несколько усиливающееся падение давления в ре-
зультате значительного повышения температуры и более низкого исполь-
зования энергии пороха в канале винтовки), то такое количество пороха
может уместиться в винтовочной гильзе емкостью в 3,5 см3 при плотности
заряжания, равной 1,54 (Наибольшая плотность этого сорта
пороха составляет 1,60.) Но в каком же соотношении находится давление
газообразных продуктов при такой плотности заряжания к сопротивлению
«оружия? При калибре, равном 0,754 см, и длине пути снаряда в 69 см объем
IV. Пули и снаряды и их действие
315
составляет 30,8 см. Это соответствует плотности заряжания при выстреле
3,2 _ 5,40
—чг. -а- = 0,104 для нормального заряжания и о = 0,175 для нашего
ои,о ои,о
у л ь т р а-заряда. Однако на основании многочисленных опытов в бомбе
невозможно допустить, чтобы при плотности заряжания 0,175 давление пре-
восходило 3000 кг/см-, так что, если порох сгорает на более длинном пути
.с плоским максимумом (рис. 34), ствол оружия увеличивается соответственно
рассматриваемым давлениям.
Менее благоприятные результаты получаются по формуле Гейден-
рейха, приведенной на стр. 73, проверенной для среднего давления газо-
образных продуктов:
(8-5 + 2,7) • 10 ~3- 1 5002
1)т 2 9,81 - 0,69 - 0,37Ь2 • г. 1,0333 4 020 ‘М~'
При таких условиях максимальное давление уже переходит пределы
упругого сопротивления стали ствола винтовки, и оружие должно нахо-
диться на крайнем пределе применения его, что несомненно и может быть
обнаружено уже при опытах с малокалиберной винтовкой и пулей в 6,5 г.
2. Звук выстрела орудия и звук, производимый снарядом
Вылет снаряда, как правило, сопровождается тремя звуками:
сначала слышен звук выстрела орудия, вызываемый газообраз-
ными продуктами порохового заряда, непосредственно за ним
следует более или менее продолжительный звук, производимый
полетом снаряда, и наконец — звук взрыва снаряда у цели. Прежде
всего обращает на себя внимание звук, производимый современ-
ными снарядами и при больших начальных скоростях выделяю-
щийся значительно более резко, чем звук снаряда времен чер-
ного пороха. Этот «звук перемещения» снаряда объясняется
уплотнением воздуха, который образует кольцеобразную волну
перед снарядом, летящим со скоростью большей, чем скорость
звука (340 м/сек), и распространяется сферически подобно волне
перед носом движущегося корабля. Смотря по скорости, звук,
производимый снарядом, опережает звук выстрела из орудия
приблизительно в 1—3 раза: звук, производимый снарядом, резок,
громок и чист, звук выстрела более глух и слаб (в любом тире
эти звуки очень хорошо отличимы один от другого). Например
звук, производимый снарядом сверхдальнобойного орудия,
стрелявшего по Парижу, предшествовал на целых 3 мин. звуку
выстрела того же орудия, т. е. время полета снаряда до цели со-
ставляло 3 мин., а время распространения звука 6 мин.
Длительный шум, производимый болидами и метеорами, объ-
ясняется теми же причинами, что и звук, производимый снарядом. Косми-
ческие скорости вызывают волну, которая даже в высоких разреженных
слоях атмосферы должна давать звук сильного выстрела. Вследствие ко-
лоссальной энергии этого движения (в среднем 50 км/сек) воздух перед
метеором сжимается почти адиабатически, быстро раскаляется и с колос-
сальным трением о близлежащие слои отходит назад, причем увлеченные
им и испарившиеся частицы образуют хвост огненного шара. Часто масса
метеора разрывается, и светящееся ядро наподобие взрыва разлетается
в стороны; но легко понять, что этот процесс является второстепенной при-
316
Бездымные пороха
чиной звука, производимого метеорами. Автор в детстве слышал неза-
бываемый звук большого метеора, который спокойно совершал свой огнен-
ный путь и не взорвался; это явление на секунду сопровождалось громом
и замечательно продолжительным эхо (явление чистого звука, производи,-
мого снарядом с большой высоты *).
3. Унитарные патроны (ружейные и
орудийные)
Еще лет 50 назад пришли к мысли о необ-
ходимости такого усовершенствования руч-
Рис. 129. Герман-
ский ружейный па-
трон (пуля S, гиль-
за, пороховой
варяд и капсюль).
него (огнестрельного ору-
жия, при котором средство
воспламенения, метатель-
ный заряд и пуля (снаряд)
собраны в одно целое, в
унитарный патрон,
вследствие чего не только
значительно повысилась
скорострельность, но было
достигнуто предохранение
пороха и капсюля-воспла-
менителя от действия вла-
ги. При состоянии техники
того времени нельзя было
и думать о введении подоб-
ного усовершенствования
для артиллерийских' боевых
припасов. Лишь значитель-
но позднее, примерно лет
20 назад, удалось заменить
обычные тогда картуз-
ные заряды, содержав-
шие только пороховой за-
ряд, большими латун-
ными гильзами, в ко-
торые вкладывались поро-
ховые заряды, вставлялись
снаряды, а в централь-
гермамЛиа
jjwSepaiMiiitl енцря!
Рис. 130. Современ-
ная бризантная шрап-
нель с гильзой и
пороховым зарядом.
ное очко дна ввинчивалось усиленное средство воспламенения
(капсюль-воспламенитель, усиленный зарядом дымного пороха).
Пороховой заряд для 75-мм французской полевой гранаты со-
ставляет 720 г, а 30,5-см гранаты — 100 кг. Для 38-см стандартной
гранаты весом 760 кг заряд нитроглицеринового пороха изме-
няется в пределах 207—318 кг, смотря по длине канала орудия.
1 Замечательный метеор, который пронесся 21 мая 1902 г. и за 10 ми-
нут до захода солнца был слышен и наблюдался во всей восточной части
Швейцарии.
IV. Пули и снаряды и их действие
317
Рис. 131 и 132. 7,5-см, универсальный снаряд 1 после разрыва в виде гранаты и в виде шрапнели.
Вес снаряда 6,5 кг. Вас разрывного заряда 330 г. Вес пули 9 г. Число пуль (при алюминиевой дистанционной трубке) 335.
1 R. Е s с а 1 е s, Die Nitrosprengstoffe VI, 317, Лейпциг 1915.
318
Бездымные порога
Разрывной заряд 75-мм гранаты составляет 850 г, 15,5-сти снаряда
гаубицы Римальо 12 кг, и 30,5-слт снаряда 130 кг бризантного
взрывчатого вещества г.
Стоимость одного выстрела быстро возрастает с увели-
чением калибра. По германским данным выстрел легкого поле-
вого орудия расценивается в 25 марок, тяжелого 28-см орудия —
уже 10 000 марок, включая износ канала орудия, которое для
данного калибра расценивается в 230 000 марок.
Насколько сильно отличаются по своей величине осколки сна-
ряда в зависимости от большей или меньшей твердости
металла оболочки и понижения бризантности разрывного заряда,
показывают опыты порохового завода Севран (около
Парижа), произведенные 28 сентября 1932 г.
В качестве бризантных снарядов применялись строго цен-
трированные, пустотелые цилиндры из мягкой и средней
твердости стали высотою 25 см, диаметром 8 см, с 16-/илт
центральным каналом, глубиною 22 см. Твердые взрывчатые ве-
щества запрессовывались до одной и той же плотности 1,20;
только жидкий нитроглицерин имел значительно большую плот-
ность (1,6). Воспламенение производилось электрическим путем
от капсюля-детонатора, содержавшего 2 г чистой гремучей
ртути.
аздробление снаряда при оболочках
стии различных взрывчатых
ТАБЛИЦА 24
различной твердо-
в еществ ах
Сталь Вес несна- ряженного цилиндра Вес 10 ос- колков (са- мых круп- ных) Общий вес собранных осколков Число ос- колков
Тринитротолуол . Средней 9,38 5,96 9,178 71
Пентринит 80,20, флегматизм- твердо- 9,38 3,22
рованный ; Мелинит D (чистая пикрине- сти 8,920 226
вая кислота) Мягкая 9,76 8,455 8,686 17
Пентринит (как и выше) . . • 9,76 6,450 9,150 61
Нитроглицерин 9,76 9,720 9,720 3
4. Сверхдальнобойное орудие, стрелявшее по Парижу
Из всех боевых средств, изобретенных в течение последней
войны, ни одно не было столь неожиданным и не вызвало такого
La Revue des Produits chimiques, 1918, 293.
IV. Пули и снаряды и их действие
319
удивления, как сверхдальнобойное орудие, стрелявшее по Па-
рижу. Замечательнее всего то, что это чудо артиллерийской тех-
ники, предназначенное для разрушения с дистанции в 128 км,
превосходило все тогдашние открытия и что с научно-техниче-
ской точки зрения оно считалось неосуществимым; в это чудо
поверили лишь тогда, когда снаряды, подобно метеорам, стали
падать с неба.
Хотя в настоящее время дальнобойные орудия этого типа
отошли в прошлоег, так как транспорт боевых материалов на
большие расстояния лучше обеспечивается самолетами, все же
мы приводим важнейшие данные1 2 об этом орудии.
Общая длина составляла 37 м, калибр 21 см; срок службы трубы со-
ставлял 50 выстрелов. Снаряд весил 120 кг; заряд состоял из трех частей:
из 50 кг пороха, помещенных в шелковый картуз, затем еще 75 кг, также
Длина см пушки
- 37,00л
Рис. 133. Орудие сверхдальней стрельбы образца 1918 г. (разрез).
помещенных в шелковый картуз, и 70 кг — в латунной гильзе, а всего
следовательно 195 кг; заряд вкладывался в пороховую камору длиною
в 3,1 м. После износа канала ствола вследствие выгорания производилось
рассверливание канала до 24 см, после чего дальнобойную стрельбу можно
243
было продолжать. После рассверливания применялся снаряд в =
= 1,5 раза более тяжелый, что было предусмотрено конструктивно, т. е. вес
снаряда составлял 180 кг, а соответствующий заряд весил 292,5 кг. Вес
порохового заряда был рассчитан с избытком, так как для начальной ско-
рости w>=17(JG м/сек снаряда весом 120 кг и порохового заряда в 195 кг
нитроглицеринового пороха (до 1100 б. кал) коэфициент полезного действия
(см. стр. 72) получается равным 18,2%, что указывает на применение пороха
малой энергии и живости. Наши балиститы сгорали бы значительно эф-
фективнее в длинных каналах, но их применение соответственно укоро-
тило бы срок службы орудия. По мнению Брунсвига 3 применялся:
нитроглицериновый порох, желатинированный без растворителя, содержав-
ший немного нитроглицерина и действовавший подобно пироксилиновому
пороху.
1 Впрочем французские проекты дальнобойных орудий, относящиеся
к послевоенному времени, предусматривают дальность стрельбы в 200 км»
другие ограничиваются 50—80 км!
2 Ср. Artill. Rundschau 1930, 170.
3 Бездымный порох, Госхимтехиздат, 1933.
320
Бездымные пороха
При угле возвышения в 50° и начальной скорости 1700 м/сек время
полета снаряда на дистанцию 125 км составляло 186 сек.; вершина траекто-
рии находилась на высоте 38,6 км; на такую высоту в мировое пространство
до настоящего времени не проникало еще ни одно творение человеческих
рук. Отдача в прочно бетонированную орудийную площадку достигала 453 т.
Стрельба велась с позиции, располо-
Рис. 134. Разрез 21-см снаряда для
сверхдальней стрельбы.
женной в лесу (возле Крепи), нача-
лась 21 марта 1918 г. и с перерывами
продолжалась до августа месяца того
же года. Первоначально с четырех
выбранных в различных местах пози-
ций стреляли 5 орудий; из них были
использованы до полного износа 4,
одно же разорвалось. «Длинная Бер-
та» всегда стреляла только днем,
причем снаряды с промежутками при-
мерно в полчаса и постоянно в одном
и том же направлении располагались
по большому диаметру Парижа, про-
изводя при падении сильнейший шум.
Не было найдено ни одного невзор-
вавшегося снаряда. В Париж попало
всего 367 снарядов, причем было
убито 250 человек и ранено 640. При-
чиненные убытки достигли 50 млн.
золотых франков. Эта жуткая бом-
бардировка вызвала такую панику
среди населения, что город покинули
около 1 млн. жителей.
Для сравнения современного,
обладающего значительной под-
вижностью зенитного ору-
дия с значительно более лег-
кими и скорострельными малокалиберными автома-
тами приведем следующие цифры:
Калибр..........................
Длина трубы.....................
Начальная скорость . . . . • . . .
Дальность.......................
Вершина траектории..............
Вес снаряда.....................
Вес орудия....................•
Число выстрелов в минуту . . . .
Скорость на походе .............
Переход из походного положения
в боевое...............- . . . .
Предельный угол возвышения . . .
Горизонтальный обстрел .........
Крестообразный лафет. . . . . .
Срок службы.....................
Откат (переменный)..............
Автоматические пушкж
8,0 см 2,0 см 3,7 см
50 калибров 70 калибров
750 м сек 15 км 9 , 8 кг 850 м/сек 5 км 3,5 , 130 г 850 м/сек
3,8 т 25 35 км/час 0,25 т 120 (с переме- ной мага- зина) 1.0 т
4 мин.
от—3°
до 80°
360°
4 ветви
1500 вы-
стрелов
57 — 110 см
IV. Пули и снаряды и их действие
321
21 Зак. 3171. — Штетбахер.
1 Die Schiffs- u. Kustengeschtitze der Grossmachte, Kriegstechn. Zeitschr., 1918, 95
322
Бездымные пороха
При применении обладающего особенно высокой подвижностью 2-см
автоматического орудия, вес которого в боевом положении 218, а в поход-
ном 260 кг и разогретый ствол которого весом 17 кг можно сменить в не-
сколько секунд, радиус действия против самолетов достигает только 2500 м;
время полета снаряда на 2000 м составляет 5л/!> сек., 2-см граната весом
130 г (унитарный патрон 300 г), снаряжена примерно 10 г взрывчатого-
вещества и кроме того трассирующим составом и взрывателем, предназна-
ченным для разрыва снаряда в воздухе в случае непопадания в самолет
(рис. 136).
Рис. 135. Осколок одного
из дальнобойных снаря-
дов, которыми произво-
дилась стрельба по
Парижу.
Боевые дистанции в морском бою составляют
в настоящее время 20—18 км, что является почти максимальным
расстоянием, в «пределах которого сохра-
няется видимость. Пристрелка требует не
более 2 мин., после чего почти всегда сле-
дуют .попадания. Крейсерский бой в Се-
верном море, у Ютландии (Доггербанк),
24 января 1915 г. начался «с дистанции в
20 км, но затем скоро расстояние умень-
шилось до 14 км. В бою у Скагеррака1
31 мая 1916 г. первые выстрелы были про-
изведены в условиях кристально чистого
воздуха с расстояния 15 км, а главные бои
велись на дистанции 12 км. В этом бою
обе враждебные эскадры начали стрель-
бу почти одновременно, а именно в 3 ч.
48 м. и уже в 3 ч. 51 м. в английский
флагманский корабль попал первый снаряд.
Спустя 10 минут потонул «Indefatigable»^
взорвавшийся от двух залпов противника,
а в 4 ч. 26 м. взлетел на воздух английский
линейный крейсер «Queen Магу». Герман-
ский крейсер «Seydlitz», наиболее постра-
давший, получил три тяжелых попадания,
из них одно — 38-с/и снарядо|м. Несмотря
на продолжение боя и на то, что «Seydlitz»
получил еще 20 попаданий, он смог своими
собственными силами добраться до гавани
(и это замечательное обстоятельство лег-
ко объясняется тем фактом, что англи-
чане снаряжали тогда свои тяжелые снаряды дымным порохом
вместо более сильных бризантных взрывчатых веществ).
Несмотря на все имеющиеся вспомогательные средства, в мор-
ском бою, так же как и в сухопутном, вероятность попадания
обеспечивается только высоким качеством боевых припасов. Так
например в бою 18 марта 1916 г. балистическая вероятность
попадания артиллерии корабля «Queen Elisabeth» с дистан-
ции 13—15 км составляла только 0,5%. При таких обстоятель-
1 Т i г р i t z, Erinnerungen, стр. 333.
IV. Пули и снаряды и их действие
323
ствах 38-с/и орудие, имеющее боевой комплект
в 100 снарядов, которые при скорости огня
2 выстрела в минуту могут быть израсходо-
ваны за 50 мйн., может даже не начинать
стрельбы.
Меткобо'йность и вероятность
поражения. Действительность современ-
ного артиллерийского, пулеметного и ружей-
ного огня зависит не только от механических
качеств оружия, разрывного действия и про-
бивной силы снарядов, НО' и в не меньшей
степени от такого важного обстоятельства,
как меткость стрельбы. Так например по
французским данным на одного убитого фран-
цуза в 1917 г. необходимо было израсхо-
довать 395 германских снарядов и на одного
раненого — 76. Едва ли условия лучше при
обстреле укрепления, несмотря на то, что в этом
случае действует тяжелая артиллерия, устано-
вленная по правилам инженерного искусства
и стреляющая весьма точно. Из общего числа
73 бельгийских броневых башен 7400 крупно-
калиберными снарядами были приведены в не-
годность лишь 10, а чтобы вывести из строя
только одну броневую башню, немцам потре-
бовался 181 снаряд 42-см калибра весом по
900 кг каждый и 181 выстрел 30,5-слг снарядами
по 455 кг, т. е. 122 т, или 12 полностью груже-
ных железнодорожных вагонов. Отсюда ясно,
каких чудовищных размеров достигнет в бу-
дущей войне расходование боевых припасов
при ураганном огне по окопам и блиндажам,
неудовлетворительной стрельбе по танкам и
самолетам, при большом рассеивании на дале-
ких расстояниях в морском бое и наконец при
часто безрезультатном сбрасывании огромного
количества аэробомб — бризантных, зажига-
тельных и химических.
Роне указывает, что по сравнению с
1870/71 г. полезное действие современных ору-
дий при одном и том же весе повысилось не
меньше, чем в 15 раз. Тем не менее результат
их действия в отношении веса затрачиваемых
боевых припасов сейчас меньше, чем во время
войны 1870/71 г., так как, с одной стороны,
дальность стрельбы больше, а с другой —
укрытия строятся более искусно. В то время
как еще в 1870 г. для вывода из строя
Рис. 136. Совре-
менная 40-мм трас-
сирующая граната
для зенитной
артиллерии (Во-
fors, Швеция):
1 — сверхчувствитель-
ный головной ударный
взрыватель; 2-разрыв-
ной за, вд (ТНТ); з—
состав длв взрыва за-
ряда в случае непопа-
дания; 4—корпус (каче-
ственная сталь); 5—
трассируют й с -став;
6 --медный ведущий
поясок; 7 латун .ая
гильза; 8 — донный
взрыватель; 9— оре-
ховой заряд; /0 — ла-
тунная гильза; 11 —
капсюль.
324
Бездымные пороха
одного бойца было достаточно 22 снарядов весом около 100 кг,
в боях в Шампани в 1915 г., где французы израсходовали больше
1 млу. 'Снарядов, для этой цели потребовалось 600 кг.
Расход боевых припасов
По английским данным с начала войны и до перемирия
(1914—1918 гг.) было изготовлено 200 млн. снарядов и 26 430 ору-
дий. Общее количество пулеметов достигло четверти миллиона.
При прорыве линии Гинденбурга в течение одного дня было
израсходовано 943 300 снарядов весом 40 000 т.
ГЛАВА ШЕСТАЯ
НИТРОГЛИЦЕРИНОВЫЕ ВЗРЫВЧАТЫЕ ВЕЩЕСТВА.
ДИНАМИТЫ
Под общим названием «динамиты» в настоящее время подра-
зумевают почти исключительно взрывчатые вещества, предста-
вляющие собой пластические продукты, главной составной частью
которых является нитроглицерин. В зависимости от способа при-
готовления и в зависимости от добавок, с которыми (нитрогли-
церин смешан или которые применяются для поглощения его,
различают следующие основные сорта этих взрывчатых веществ:
1. Гурдинамит, или так называемый «старый» динамит,
содержащий недеятельное основание; кизельгур, в настоя-
щее время употребляется редко.
2, Гремучий студень — нитроглицерин, желатинирован-
ный КОЛЛОДИОННЫМ ХЛОПКОМ1.
3. Динамиты, являющиеся смесью нитроглицерина
с деятельными основаниями, как древесная мука и нитраты; при
низком содержании нитроглицерина (12—4%) они представляют
собой особую подгруппу так называемых аммиачноселитренных
взрывчатых веществ.
4. ЖеЛатиндинамиты, приготовляемые из жидкой
взрывчатой желатины смешением ее с деятельными порошко-
образными добавками; сюда же относятся и трудно замерзающие
«безопасные» динамиты, содержащие динитрогликоль, динитро-
хлоргидрин или ароматические нитросоединения, понижающие
температуру замерзания нитроглицерина.
5. Антигризутные динамиты, желатинированные и
нежелатинированные, безопасные при взрыве в атмосфере руд-
ничного газа и угольной пыли.
I. Гур динамиты
Нитроглицерин, как жидкое вещество, представлял вначале
для применения в качестве взрывчатого вещества большие труд-
ности, что побудило Нобеля еще в 1863 г. перевести это
взрывчатое масло путем смешения с твердыми пористыми ве-
ществами, как например черным порохом, древесным углем, бу-
мажной массой, в такое состояние, чтобы его можно было бы
326
Нитроглицериновые взрывчатые вещества
применять удобно и безопасног. Длительные опыты с черным
порохом из-за его плохой впитывающей способности потерпели
иеудачу. Наилучшим объектом для впитывания масла, как это
случайно обнаружилось, оказался кизельгур. Однажды при
перевозке жидкого нитроглицерина одна из жестяных банок
дала течь, и вытекающее масло было полностью поглощено ки-
зельгуром, которым эта банка была обложена1 2.
Кизельгур — особо пористая, состоящая из микроскопически
маленьких чешуек инфузорная земля, которая добывается в Лю-
небургских степях, в Шотландии и в Италии; после прокалива-
ния он может впитать до 82% нитроглицерина. При рассмотре-
нии кизельгура под микроскопом видно множество вытянутых
желобчатых трубочек, наполненных нитроглицерином, в кото-
рых он удерживается благодаря поверхностному натяжению.
Полученная таким образом пластическая пригодная для патро-
нирования масса была названа Нобелем «динамитом»; под
этим названием появилась первая форма применения нитрогли-
церина, в виде которой последний должен был сыграть свою
всемирноисторическую роль.
Производство динамита чрезвычайно просто. Кизельгур сначала про-
каливается в особых течах и тем самым освобождается от воды и орга-
нических примесей. После охлаждения легкий порошок гура -всыпают в на-
литый в освинцованные деревянные ящики профильтрованный нитроглице-
рин, количество -которого берется в соотношении 3 ч. на 1 ч. кизельгура;
вся масса вручную месится и несколько раз протирается через медное сито
с крупными отверстиями (5 мм). Рыхлая .пластичная масса подается после
этого в патронировочную машинку, из которой она выходит
в форме колбаски, после чего завертывается в парафинированную или перга-
ментную бумагу (рис. 152).
Кизельгурдинамит представляет собою лишенную запаха пла-
стическую массу с удельным весом, равным в среднем 1,6; в за-
висимости от чистоты кизельгура (окись железа) масса бывает
окрашена в цвета от оранжевого до красно-бурого. Неприятные
свойства нитроглицерина — ядовитость и способность замерзать—
1 Опасные свойства нитроглицерина вначале, т. е. примерно в 1864—
1867 г-г., недооценивались в такой степени, что в обращении с ним допу-
скались самые невероятные вещи. Например транспортировали нитрогли-
церин в винных бутылках, а с корзинами, в которые эти бутылки упако-
вывались, обращались, как с пивными ящиками; оставляли без внимания
и то, что проливавшееся масло замерзало на колесах телеги, и были
даже случаи, когда нитроглицерин употребляли вместо колесной мази.
Один из сотрудников Нобеля, шведский офицер инженерных войск,
Адельскьельд писал в своих воспоминаниях: «Наиболее странным и ;
непонятным является для меня то, что мы в течение этих шести дней не
взлетели на воздух, а это могло случиться по крайней мере по 50 раз
в день. В данном случае старинная пословица «больше удачи, чем ума»,
оправдалась более чем когда-либо».
2 В настоящее время в литературе имеются указания, что применение
кизельгура для поглощения нитроглицерина было открыто еще ранее Но-
беля германским горным инженером Шеллом (Schell) в Гарце, что однако
оспаривает Ф е л ь д г а у з (Z. f. Schiess.- u. Sprw., 6, 1936). Прим. ред.
1. Гурдинамиты
327
сохраняются и у динамита, .-благодаря чему одно из самых основ-
ных его преимуществ — эластичность и способность хорошо
Регенерация
кислот
Рис. 137. Схема расположения производств на современном динамитном заводе:
1—котельная и механическая мастерская; 2—мастерская тары; 3—склад селитры; ^—хранение кис-
лот и приготовление нитрующей смеси; 4Ь—компрессорная и холодильная установка; 4с— храни-
лище глицерина; 5— насосная; 6—миграционная мастерская; 7—отделение фильтрации; 8а—дени-
трация и концентрация азотной кислоты; Sb—абсорбционная установка; Sc—концентрация серной
кислоты; 9—хранилище кислот; /0—мастерская приготовления порошкообразных добавок; //—сушка
коллодионного хлопка; 12 и 13— мастерские желатинизации и смешения; /4—укупорка и промежу-
точный склад; 15 и 16—отстаивание отработанных кислот; 17—40—патронировочные будки.
заполнять шпуры — теряет свое значение. Более того, чистый
нитроглицерин неделями может оставаться жидким при самых
328 Нитроглицериновые взрывчатые вещества
суровых зимних холодах, в то время как динамит под влиянием
присутствующих в нем твердых частичек кизельгура быстро за-
мерзает. Следующим недостатком динамита является то, что
вода в состоянии постепенно вытеснять из него весь нитроглице-
рин, что очень мешает применению динамита в сырых шпурах.
Но, с другой стороны, гурдинамит обладает относительно высо-
кой постоянной скоростью детонации, которая выгодно
отличает его от других динамитов, так что в некоторых жарких
странах гурдинамит еще до сих пор применяется как невыпоте-
вающее (неэксудирующее), нестареющее нитроглицериновое
взрывчатое вещество. Чувствительность его к удару несколько
выше, чем у нитроглицерина, но зато взрывчатая сила вследст-
вие разбавления нитроглицерина недеятельным основанием зна-
чительно ниже (табл, на стр. 102 и 106). Зажженный в небольших
количествах динамит сгорает без взрыва светящимся пламенем;
при больших количествах горение, напротив, вследствие пере-
грева легко переходит во взрыв.
3 ноября 1893 г. в гавани Сантандер на пароходе, нагруженном при-
мерно 2000. т железа и 1810 ящиками динамита, произошел пожар. Три-
дцать ящиков со взрывчатым веществом были быстро выгружены в безо-
пасное место. Пожар на судне тем временем быстро распространялся; на
заданный вопрос капитан заверил, что динамита на борту больше нет. На
набережной между тем собралось большое количество зрителей, желавших
насладиться необыкновенным зрелищем горящего судна. Спустя около
2% час. после того, как на корабле был обнаружен огонь, .произошел
страшный взрыв, причем силой разброшенных железных частей было убито
на месте 510 чел. и около 1000 чел. получили различные ранения.
II. Гремучий студень (Gelatine explosive, blasting gelatine}
Упорные работы Нобеля по изысканию для нитроглице-
рина вместо недеятельного кизельгура другого деятельного осно-
вания, которое по возможности само являлось бы взрывчатым
веществом, счастливо завершились в 1875 г.х. Жидкое гремучее
масло добавкой незначительного количества пироксилина было
превращено в желатину, из которой нитроглицерин не вытеснялся
водой и которая по своей взрывчатой силе превосходила все
существовавшие до тех пор взрывчатые вещества. Этим исклю-
чительным открытием Нобеля, имевшим чрезвычайно важные
последствия, было открытие гремучего студня («взрывчатой же-
латины»).
1. Приготовление
7—10% растворимой нитроклетчатки (коллодионного хлопка)
растворяются в 90—93% нитроглицерина, образуя однородную
прозрачную и эластичную резишоподобную массу, которая совме-
щает в себе почти все свойства идеального взрывчатого веще-
1 Англ. пат. 4179 от 2 декабря 1875 г.
II. Гремучий студень
329
ства. Так как коллодионный хлопок играет здесь роль активного*
компонента, то стремятся к максимальному содержанию1
в ием азота, насколько это возможно без нарушения надлежа-
щих растворимости, вязкости и способности желатинировать?
этот предел находится между 11,1 и 12,5% азота. Очень хороший
коллодионный хлопок содержит 12—12,3% азота и растворим
в этом случае до 95%. Он должен содержать возможно меньше
нерастворимого пироксилина и ненитрованной клетчатки; пре-
восходная желатина была получена из образца коллодионного
хлопка, содержавшего примерно 11,64% азота и состоявшего из
99,1% растворимой нитроцеллюлозы, 0,6% нерастворимого пи-
роксилина и 0,3% ненитрованной клетчатки. Небольшое содер-
жание воды, примерно до 1%, не мешает процессу желатини-
зации.
Сушка коллодионного хлопка, доставляемого во влажном,
виде с содержанием 30—35% воды, производится большей
частью в отдельном здании, .окруженном' валами (рис. 88). Влаж-
ная нитроклетчатка раскладывается слоем толщиной в 4—5 см на
деревянных лотках с дном из натянутой ткани или из проволоч-
ной сетки мягкого металла (медь, бронза). Слабым током нагре-
того до 40° воздуха коллодионный хлопок высушивается в тече-
ние нескольких дней до содержания 0,5% влаги. При употребле-
нии проволочной сетки необходимо обеспечить отвод накапли-
вающихся на сетках электрических зарядов. Высушенный про-
дукт протирается через сито с отверстиями 3—4 мм и собирается
в подставленный ящик, а затем перекладывается в водонепрони-
цаемую цинковую или каучуковую тару.
Так как желатинирующая способность колло-
дионного хлопка не находится в точном соответствии ни с со-
ставом нитрующей смеси, ни с содержанием азота, т. е. бывает
различной в разных партиях коллодионного хлопка, то в практи-
ческой пригодности последнего всегда убеждаются пробой на
желатинизацию.
В толстостенный стеклянный стакан емкостью 200 см‘‘‘ или, еще лучше,
в фарфоровую кастрюлю с ручкой отвешивают 125 г нитроглицерина и
добавляют к нему 5 г высушенного и просеянного через мелкое сито
коллодионного хлопка, который сейчас же с -помощью рогового шпателя
хорошо перемешивается с нитроглицерином. Наиболее безопасно и осно-
вательно удается высушить коллодионный хлопок до постоянного минималь-
ного содержания влаги, если поместить его в широкогорлую колбочку или
стаканчик для взвешивания и в течение одного или нескольких дней дер-
жать в маленьком эксикаторе над свежепрокаленной СаО. Стакан со смесью-
нитроглицерина и коллодионного хлопка помещается в 1—1% л теплой
воды с температурой 65—70° и при частом перемешивании, а в конце —
переминании шпателем медленно охлаждается до комнатной температуры.
При хорошо желатинирующем коллодионном хлопке (желатинирующая
способность I) уже в течение первых минут наступает загустевание и .после
10 мин. — полное застывание содержимого стакана. При дальнейшем пере-
мешивании в течение 20 мин. при падении температуры градусов до 40
желатина хорошо отделяется от стенок сосуда, не приставая к ним. В тече-
ние следующих 10 мин. в температурных поелелах 40—35° желатина стана-
330
Нитроглицериновые взрывчатые вещества
вится еще более вязкой и легко может быть отделена от стенок стакана
в виде комка. По истечении 40 мин. (при 30°) разбухшее содержимое дости-
гает такой вязкости, что размешиванием шпателем уже никак нельзя
добиться вытягивания нитеобразной массы, что после первых 20 мин.
частично было еще возможно. Коллодионный хлопок с худшей желатини-
рующей способностью, с квалификацией II—V, дает с нитроглицерином при
указанных условиях неполностью связанную, клейкую и даже мажущуюся
массу. Один и тот же завод иногда доставляет коллодионный хлопок
с 12,08% азота со средней желатинирующей способностью, а иногда —
превосходно связывающий продукт с большим содержанием азота (12,27%).
При приготовлении гремучего студня в лабора-
торном масштабе поступают точно так, как при получении
«жидкой желатины» в пробе на желатинизацию. Надо только
учесть, что прибавление приблизительно двойного количества
коллодионного хлопка ускоряет набухание, и переработка студня
из-за большой вязкости и жесткости желатины затрудняется.
Если -вместо нитроглицерина применять трудно замерзающую
смесь его с нитрогликолем (4:1 или 3:1), то желати-
низация наступает уже при комнатной температуре спустя
15—30 мин.
Недостаточно набухающие сорта коллодионного хлопка, по-
лучавшиеся во время войны из-за недостатка хлопка нитрова-
нием древесной целлюлозы, могут быть улучшены в смысле же-
латинирующей способности, если предварительно растворить
в нитроглицерине 1—3% какого-либо тетраалкилированного про-
изводного мочевины, например централита. Эта добавка
служит одновременно и стабилизатором и флегма-
тизатором, в частности для военных пентринитов.
В заводской практике обычно производят раздельно пред-
варительную желатинизацию и последующую
переработку массы в мешателях.
В плоских снабженных рубашкой медных желатинаторах раз-
мером 1 X 1,5 м и высотою 30—40 см 100 кт нитроглицерина пе-
ремешиваются деревянным веслом или вручную с соответствую-
щим количеством коллодионного хлопка; затем в рубашку
пускают воду, нагретую до 65—70°, так что желатинирующая
масса принимает температуру около 50°. Равномерно распределив
массу по желатинизатору, дают ей минут 20—25 постоять при
этой температуре, а потом подготовленный таким образом гре-
мучий студень перекладывают в деревянные корыта и при по-
мощи месильных машин перемешивают в совершенно однород-
ную массу.
В метательной мастерской одного швейцарского динамитного завода
смешение производится в 12 медных прямоугольных корытах. Нитроглице-
рин доставляется в мастерскую либо в гуттаперчевых ведрах, либо в эбо-
нитовых кувшинах, заливается в корыта и в него всыпается высушенный,
не содержащий комков коллодионный хлопок (в соотношении 8 :92). После
получасового перемешивания вручную масса нагревается циркуляцией теплой
•(70°) воды и оставляется на дожелатинизацию до следующего утра. Чем
прозрачнее получающийся при этом продукт, тем основательнее прошла
желатинизация и тем лучше будет его действие.
II. Гремучий студень
331
При применении все больше входящих в практику вертикальных
мешалок (рис. 151) можно н предварительную желатинизацию и окон-
чательное смешение производить в одном и том же сосуде.
Рис. 138. Мешательная машина с электрическим приводом;
мотор из-за опасности искрения отделен от мешателя капи-
тальной стеной.
В заводской практике гремучий студень редко составляют из
расчета на полноту сгорания продуктов взрыва; иногда стараются
расходовать такое количество дорогостоящего коллодионного
Рис. 139. Патронирование желатиндинамита на одном из швед-
ских заводов взрывчатых веществ.
332
Нитроглицериновые взрывчатые вещества
хлопка, какое необходимо лишь для полного связывания нитро-
глицерина. Наивысшее содержание нитроклетчатки достигает
10% и то только при изготовлении экспортных динамитов для
жарких стран, где требования в отношении выпотевания (эксуда-
ции) иногда .бывают очень строгими.
Патронирование эластичного «гремучего студня» про-
исходит в представленных на рис. 139 колбасных машинах. Диа-
метр патрона колеблется от 18 до 25 мм~, наиболее употребителен
размер 22 мм.
2. Свойства
Нитроглицерин в гремучем студне прочно связан в гомоген-
ную плотную массу, из которой он не вытесняется ни водой, ни
под давлением. Желатина представляет собой мягкую эластичную
прозрачножелтую или несколько темнее окрашенную массу, ко-
торая режется и сгибается не изменяя формы; чистые свежена-
резанные куски желатины при соприкосновении довольно быстро
склеиваются друг с другом. Гремучий студень рассматривается
как коллоидальный раствор нитроцеллюлозы в нитро-
глицерине, как золь, в котором нитроклетчатка диспергирована
не только до мицелл, но по всей вероятности разрыхлена
проникающим (в молекулярно тонких слоях) нитроглицерином
до длинных пучкообразносвязанных цепей главных валентностей.
Взаимное проникание компонентов студня достигает вследствие
этого наивысшей степени коллоидального дробления и находится
близко к состоянию «раствора»; это делает понятным, почему
плотная взрывчатая желатина, по внешнему виду так сильно от-
личающаяся от нитроглицерина, мало уступает ему в смысле де-
тонационной способности.
В применении к системе нитроцеллюлоза-нитроглицерин
особенно плодотворной оказалась теория Штаудингера1,
стоящего на точке зрения макромолекулярной структуры. При
таком подходе мы должны рассматривать гремучий» студень как
истинный раствор, с тем однако ограничением, что в противопо-
ложность сказанному на стр. 189 растворенные молекулы нитрата
целлюлозы обладают по длине размерами такой величины, что
их можно было бы обнаружить под микроскопом.
По Штаудингеру самые большие молекулы целлюлозы при диа-
метре в 7,5 А (А = 0,0000001 мм) имеют длину в 4000 А (= 0,4 р ). Благодаря
такой длине их можно было бы видеть под микроскопом, если бы они
не были столь чрезвычайно тонки. Естественно, что с размерами такого же
порядка мы имеем дело и в нитрованной целлюлозе, особенно в недеструк-
тированных высоковязких .пироксилинах.
Нитевидные или палочкообразные молекулы, длина ко-
торых примерно в 500 раз превышает их толщину, включают в сферу своего
действия в растворе большой объем, почему вязкость увеличивается про-
1 Die hochmolekularen Verbindungen, Берлин 1932 (540 стр., 113 рис.).
II. Гремучий студень
333
порционально квадрату длины молекул. Поэтому уже низкопроцентные
растворы таких молекул не образуют нормальных растворов, так как от-
дельные нити, несмотря на полное растворение, мешают друг другу и
взаимно переплетаются наподобие вьющихся водорослей, что в высокой
степени уменьшает их подвижность в растворителе, обычно являющуюся
основным признаком, отличающим раствор. Такие растворы называются
гелями. Для каждого вещества существует определенная вязкость рас-
твора — предельная вязкость, при которой наступает взаимное сцепление
.молекул.
Таким образом гремучий студень, 'начиная от полужелатини-
рованного прозрачного масла и до мутной «взрывчатой жела-
тины», следует рассматривать как вязкий (behindert) раствор,
который уже в стадии растворения настолько загустевает, что
некоторая часть нитроцеллюлозы вообще не в состоянии до-
Рис. 140. Смесь нитро-
глицерина и нитрогли
коля 50/50 (заморожен-
ная до кашицеобразного
состояния).
Рис. 141. Гремучий сту-
день после 36 часов хра-
нения, замороженный.
Рис. 142. Гремучий сту-
день, совершенно све-
жий, еще теплый, через
2 часа после приготовле-
ния.
30 г каждого из указанных взрывчатых веществ подвергнуто детонации
капсТолем № 8 в железном тигле на 7-мм железной пластинке.
стигнуть молекулярного распределения в растворителе. Вот от-
чего необходима «дожелатинизация» при вылеживании массы;
вот отчего нитроглицерин при известных температурных усло-
виях и давлении выделяется из студня, и вот почему мы часто
встречаем столь произвольно колеблющиеся эмпирические со-
ставы гремучего студня: при обычном содержании 6—8% кол-
лодионного хлопка ни чисто коллоидальный, ни тем более одно-
родный химический раствор его в нитроглицерине невозможны.
Подобно самому нитроглицерину гремучий студень уже после
нескольких дней детонирует с низшей скоростью — ® 2000—
3000 м/сек, а высшая скорость (в среднем 7600 м/сек) никогда
не достигает высшей скорости детонации нитроглицерина, пре-
вышающей 8000 м/сек. Таким образом нитроцеллюлоза, коллои-
дально распределенная в нитроглицерине в среднем в количестве
8%, уже препятствует распространению детонационной волны
с тою легкостью, с какой это происходит в самом нитроглице-
334
Нитроглицериновые взрывчатые вещества
рине; это проявляется как в свежеприготовленном пластиче-
ском, так ив замерзшем гремучем студне, что явствует из
рис. 140—143 и 101—102. В противоположность чистому нитро-
глицерину или его смеси с нитрогликолем, дающим на пластинке
многочисленные и правильные лучи, у гремучего студня вслед-
ствие вышеуказанной причины мы замечаем наклонность к «раз-
брызгиванию». При очень низких зимних температурах (до —50°)
капсюль № 8 уже вообще не Дает полной детонации гремучего
студня, в то время как нитроглицерин еще полностью взрывает
при точке замерзания углекислоты.
Особо наглядно проявляет себя «фактор коллоидальной струк-
туры», если гремучий студень, смешанный с родственным ему,
Рис. 143. Гремучий студень
после двух недель хране-
ния, размятый.
Рис. 144. Пентринит 50/50,
приготовленный из того же
гремучего студня.
40 г каждого из указанных взрывчатых веществ подвергнуто
детонации в железном тигле, покрытом свинцовой пластин-
кой, на 8-лл стальной пластинке.
но химически однородным кристаллическим пентритом, взрывать
на твердой подставке.
Совершенно аналогичные результаты получились при сравни-
тельных взрывах рельсов, которые были проведены 29 сен-
тября 1932 г. комиссией по взрывчатым веществам
на пороховом заводе .в Севране. Гремучий студень, взорванный
15 г запрессованной пикриновой кислоты, дал 8 кусков и одну
трещину, а пентринит 50/50—11 кусков и две сквозных трещины.
С физической и химической точки зрения гремучий студень
является более постоянным, чем гурдинамит. При продолжитель-
ном хранении под водой на его поверхности образуется только
молочная муть; вес и взрывчатая сила при этом не изменяются.
Точно так же замерзание нитроглицерина в студне проис-
ходит гораздо труднее, а оттаивание, наоборот, гораздо легче и
быстрее, чем в динамитах с инертным поглотителем, которые
после этого приобретают неприятный маслянистый характер,.
II. Гремучий студень
335
связанный с частичным выделением нитроглицерина. Гремучий
студень более постоянен и по отношению к повышенной темпе-
ратуре; его патроны могут храниться 48 час. при температуре
75° без каких-либо признаков разложения (образования NOs).
Однако при более высокой температуре разложение обязательно
переходит во взрыв: при медленном подъеме температуры —
при 200°, а при быстром нагреве — при 230—240°.
Будучи зажжен, гремучий студень сгорает бледным, слабо
шипящим пламенем, при растирании же в фарфоровой ступке
или от удара молотком гремучий студень детонирует с оглуши-
тельным тупым (нерезким) хлопком. По отношению к удару и
трению гремучий студень менее чувствителен, чем гурдинамит
(соответствующие высоты падения груза 12 и 7 см). Однако для
замерзших динамитов это соотношение становится обрат-
ным (15 см и 20 см для гур динамита). Но эти цифры отнюдь не
доказывают, что замерзшее взрывчатое вещество практически
менее опасно в обращении. В пластическом состоянии отдель-
ные частички могут легко скользить одна по отношению к дру-
гой, тогда как в застывшем состоянии они менее податливы и
таким образом более восприимчивы .к местным механическим
воздействиям; в результате этого замерзшее взрывчатое веще-
ство, несмотря на меньшую чувствительность, взрывает легче.
При детонации гремучего студня наряду с азотом образуются
почти исключительно углекислота и вода (табл. 6); теоретиче-
ские количественные соотношения при применении девятиазот-
ной нитроцеллюлозы с 11,97% N определяются следующим
уравнением:
51С3НБ (NO3)3 + C24H31NsO33 = 177СО2 ф- 143Н2О + 81N2.
ei,66>iO ь,34»<,
Для более низконитрованной восьмиазотной нитроцеллю-
лозы с 11,12% N это соотношение составляет 92,65: 7,35, а для
наиболее высокоазотного применяемого на практике коллодион-
ного хлопка с 12,3% N — 91,3:8,7.
Удельный вес гремучего студня, из которого удален воздух,
достигает 1,63; таким образом каждый килограмм гремучего
студня занимает объем, равный 0,614 л. - Согласно подсчету одна
весовая единица его дает (при соотношении 91,66:8,34) 711,4 л
газообразных продуктов, т. е. 1153-кратный объем. Вследствие
идеально подобранного состава, дающего сгорание бее остатка,
гремучий студень из всех других твердых технических взрывча-
тых веществ является наиболее мощным в смысле содержания
энергии взрывчатым веществом. Из всех нитроглицериновых
взрывчатых веществ гремучий студень передает детонацию наи-
худшим образом; вместе с тем он требует более сильных средств
инициирования, особенно при повышенном содержании нитро-
клетчатки и после долгого хранения, в частности в теплом кли-
мате. Наум описывает случай, когда гремучий студень, который
'336 Нитроглицериновые взрывчатые вещества
после двух лет был возвращен из Африки за непригодностью,
так как не мог быть полностью сдетонирован даже капсюлем
№8, не передавал детонации от патрона к патрбнуи давал нео-
бычно низкие величины по расширению в бомбе Трауцля и об-
жатию свинцовых цилиндриков.
Это нежелательное падение бризантности1 нобе-
левского гремучего студня обнаруживается не только при от-
-Рис. 145. Стальная трубка 20 X 35 мм, длиною 1,5 м, один конец которой (пра-
вый) заварен; трубка помещена на кусок 8-мм таврового железа длиной 1,4 м.
.крыто уложенных зарядах, но в такой же степени и при поме-
щении его в толстостенную, цельнотянутую стальную трубу2,
заваренную с одного конца (рис. 145). Эффект взрыва показан
на рис. 146 и 147.
Если в качестве детонатора вместо пентринита употреблять
.пикриновую кислоту, набивая ее в трубу ручным спо-
1
Рис. 146. Гремучий студень, подвергнутый детонации в-см
промежуточным патроном нз пеитрииита (наверху). Размятый
гремучий студень (внизу). Цельнотянутые стальные трубы
15 X 30 мм, снаряженные взрывчатым веществом на длину
в 120 см с песчаной забойкой.
особом, то получается лишь примерно половинная скорость дето-
нации, что грубо соответствует соотношению между скоростями
.детонаторов (8000 и 5000 м/ceti).
Таким образом включением в начале цепи или в любом ее
.месте половинных и целых патронов пентринита имеется воз-
1 Hochbrisanzstudien IV: Pentrinit gegen Dynamit, Z. f. Schiess- u. Sprw.
J931, 38—40.
2 Der Kampf urn das Pentrinit, Chem.-Ztg. 1931, 653—655.
П. Гремучий студень
337
мощность достигнуть в любых условиях полноты детонации как
удлиненных, так и круглых зарядов гремучего студня. По наблю-
дениям автора сильно высушенный гремучий студень (вы-
держивавшийся неделями и месяцами над хлористым кальцием)
детонирует с высшей скоростью гораздо легче и лучше; разу-
меется, такой способ подготовки студня не имеет никакого прак-
тического значения.
Рис. 147.580 г гремучего студня (после четырех месяцев хра-
нения), размятого перед заряжанием и подвергнутого детона-
ции в цельнотянутых стальных трубах 20 X 35 мм. Наверху
показаны результаты детонации с промежуточным 6-см патро-
ном из пентринита, внизу — результаты детонации непосред-
ственно капсюлем № 8.
3. Применение
В граните и гнейсе гремучий студень при диаметрах шпуров
минимум 30 мм является непревзойденным взрывчатым вещест-
вом; особенно предпочитают гремучий студень для взрывов под
водой. Благодаря той концентрации энергии, которой обладает
гремучий студень, он употребляется в виде патронов довольно
большого диаметра для ускорения работ при проходке туннелей
в твердой породе, что имело например решающее значение при
постройке швейцарских альпийских туннелей.
Напротив, в мягких породах гремучий студень в виде
обыкновенных патронов диаметром меньше 25 мм действует плохо:
стенки шпуров образующимися газами взрыва разрушаются уже
До того, как последует главный удар от максимального объема
газов. Расширяющиеся газы взрыва встречают в расширенном
шпуре вредное пространство, последующая сила удара рассеи-
вается, и сила взрывчатого вещества, как говорят горняки, «па-
рализуется» мягкой породой. Это явление может быть объяснено
лишь сравнительно медленным и постепенным распространением
взрыва и во всяком случае является убедительным опроверже-
22 Зак. 3171. — Штетбахер.
338
Нитроглицериновые взрывчатые вещества
нием общепринятого взгляда, что гремучий студень всегда отли-
чается высокой скоростью детонации. Отмечаемая чрезвычайная
бризантность гремучего студня объясняется его колоссальной
энергией.
4. Труднозамерзающий гремучий студень
Эта разновидность студня более или менее совершенного со-
става, который раньше не удавалось подобрать, сейчас полу- '
чается без особого труда желатинизацией смеси нитроглицерина
с нитрогликолем (см. табл. 26). Из прежних составов
более или менее трудно замерзающего студня надо упомянуть
так называемый специальный гремучий студень, который в свое
время в больших количествах и с успехом применялся при по-
стройке туннелей на железной дороге, проходящей через Юнг-
фрау. Специальный гремучий студень содержал -незначительные
добавки ароматических нитросоединений, которые понижали
температуру замерзания до нескольких градусов ниже нуля и
одновременно примерно .наполовину снижали чувствительность
к удару; расширение в бомбе Трауцля у этого студня получалось
лишь на 20 сум3 меньше, чем у обыкновенного гремучего студня.
5. Военный гремучий студень
Гремучий студень не безопасен при выстреле и поэтому не-
удобен для применения для военных целей, хотя для сна-
ряжения бомб, предназначенных для разрушения зданий и ка-
менных стен, он являлся непревзойденным по своему действию
веществом. В Австрии раньше1 был в употреблении так назы-
ваемый военный гремучий студень, - флегматизиро-
ванный приблизительно 4% камфоры, отчего взрывчатые свой-
ства студня не претерпевали существенного ослабления. В Италии
к 100 вес. ч. взрывчатой желатины прибавляли 5 ч. камфоры,
в то время как в России во время мировой войны для снаряже-
ния аэробомб пользовались составом из 90% нитроглицерина,
7% коллодионного хлопка и 3% камфоры. Но так как флегма-
тизированный военный гремучий студень со временем теряет свои
взрывчатые свойства еще сильнее, чем обыкновенный, то его
применение длилось недолго и не получило широкого распро-
странения.
Камфорированный гремучий студень становится полно-
ценным взрывчатым веществом только при введении «ускоряю-
щей» добавки пентрита и в таком виде «безопасного» при
выстреле военного желатинпентринита2, обладаю-
1 Герм. пат. 5528 (1878).
а Stettbacher, Ein neuer Universalsprengstoff, Z. f. angew. Chetnie 1930,
844—847.
III. Желатиндинамиты
339
щего постоянной бризантностью и восприимчивостью к детона-
ции, может служить первоначально намеченным целям.
Все динамиты, содержащие нитрогликоль, трудно замерзают;
в обычных, более дешевых составах вместо нитрогликоля про-
сто прибавляется соответствующее количество нитроглицерина.
Оба типа — обычный и трудно замерзающий — вырабатываются
во Франции, Италии и Швейцарии примерно в рав-
ных количествах. В Англии желатиндинамиты называются г е-
лигнитами (Gelignite), в Бельгии — форситами (Forcite).
В Германии согласно перечню применяемых в горном
деле взрывчатых веществ от 1929 г., кроме гремучего
студня, изготовляется еще «динамит 1» (65%), «динамит 3»
(40%) и «динамит 5» (20%), а также трудно замерзаю-
щие аммонжелатины 1 и 2 с 30 и 20%> дийитрохлор-
гидрина, разрешаемые железными дорогами к' перевозке
багажом. Особо многочисленны сорта динамитов в США; там
различают 4 класса динамитов, а именно следующие торговые
ма-рки straight, gelatin, ammonia gelatin и ammonia, из которых
каждый изготовляется в виде 20, 30, 40, 50, 60 и 80%-ного ди-
намита. Однако это деление является произвольным и вводит
в заблуждение, так как лишь класс straight-динамитов содержит
указанное Для этого класса количество нитроглицерина, осталь-
ные же три представителя содержат меньше нитроглицерина;
содержание нитроглицерина в ammonia-динамитах составляет
всего лишь Уз того количества, которое ему номинально соот-
ветствует. Американские динамиты отличаются от соответствую-
щих им динамитов европейского континента тем, что они за-
частую содержат в виде добавки серу и большие количества
нейтрализующих веществ (сода, мел, углекислый магний),
а также тем, что они значительно слабее желатинированы. Не-
желатинированные «смешанные динамиты» типов ammonia и
straight в Европе уже давно оставлены.
III. Желатиндинамиты
Из всех современных нитроглицериновых взрывчатых ве-
ществ наиболее важный и чаще всего применяемый тип пред-
ставляют желатиндинамиты. Желатиндинамит подобно грему-
чему студню, частным типом которого он по существу является,
был открыт Нобелем, который в 1876 ir., изучая про-
блему динамитов на деятельном основании,
нашел, что слабожелатинированный нитроглицерин, так назы-
ваемое желатинированное масло, в состоянии прочно удержи-
вать примешиваемые к нему азотнокислые соли и древесную
муку, не теряя при этом сколько-нибудь значительно в пластич-
* Подробное сопоставление см. в Rep. of. invest. 2975 (декабрь 1929 г.)
Bureau of Mines.
22-s
340 Нитроглицериновые взрывчатые вещества
ности и не выделяя из полученного состава нитроглицерин. Та-
ким образом возникли желатин динамиты, класс взрыв-
чатых веществ, которые соединяют в себе высокую мощность,
удобство в обращении, возможность почти повсеместного при-
менения и, что не менее важно, дешевизну, т. е. все желатель-
ные преимущества гражданского взрывчатого вещества.
Эти «желатинозные» нитроглицериновые взрывчатые ве-
щества в настоящее время изготовляются трех основных
видов:
1) обыкновенный и трудно замерзающий желатиндинамит;
2) флегматизированный, безопасный в перевозке желатин-
динамит;
3) антигризутный желатиндинамит. .
Все три вида содержат 20—65% желатинированного масла и
80—35% порошкообразных веществ. Для отдельных сортов ди-
намитов соответственно подбираются необходимые добавки,
которые либо понижают температуру замерзания, либо умень-
шают чувствительность, либо являются пламегасителями.
1. Обыкновенный желатиндинамит и пентринит
Основным типом этого рода взрывчатых веществ можно счи-
тать долгое время применявшийся германский 65%-ный жела-
тиндинамит, состоявший из 65% желатинированного нитрогли-
церина и 35% порошкообразных веществ. Его нормальный
состав (с небольшими отклонениями) выражался в следующем:
Нитроглицерина или трудно замерзающей смеси его с нитрогликолем . . 62,5%
Коллодионного хлопка....................................2,5%
Натриевой селитры (калиевой селитры, перхлората калия).27,6%
Древесной муки (ржаной муки)............................8,0%
(0 — 0,4% отмученного мела)
Этот состав по современной германской классификации со-
ответствует динамиту 1. Желатинированное масло
состоит из 96—98%- нитроглицерина и 4—2% коллодионного
хлопка. Для экспортных сортов с целью повышения прочности
желатины берут больше коллодионного хлопка, а вместо гигро-
скопичных натриевой или аммиачной селитр применяется калий-
ная селитра. Наиболее деятельной из примесей является пер-
хлорат калия, который впрочем из-за его дороговизны при-
меняется очень мало, но при применении которого уже для
низкопроцентных динамитов можно достигнуть такой мощности,
которая соответствует высокопроцентным динамитам, приго-
товленным на селитре. Германская порошкообразная до-
бавка нормально содержит 77% натриевой селитры, 22,5%
древесной муки и 0,5% мела. Для экспорта в жаркие страны
берут 80% калиевой селитры, 19,5% древесной муки и 0,5%
мела. Прибавление углекислого кальция имеет целью нейтра-
III. Желатиндинамиты
341
5Г
Сводка новых составов европейских и американских торговых сортов динамитов
иЦЕ[ЭГ) Н1чн-О/о001 0*16 О1О1 1 ь.“© 1 1 1 1 со 1 1 1 о- 1 о о to 7 410»
я га Я Я d ицврд и«чи-0/с08 65,4 1 CD I 1 1 1 19,5 м 10,1 0,7 о тГ О СТ- CD
о я я CJ я адиошшу инн-%09 §111111 С1СО SS । I *-^соо о~ 4 690
я я сх о 3g ицер§ -шиошшу wm-o/ooe 29,9 1 1 © 1 1 1 43,0 13,0 CD СО ОСО to 'ГГ О со ю со
< pi8iw;S ннн-и/0ог го оГ | | to 1 1 го 1 "2© to to 3590
а о 3 3 ннгекаж -HOWWB 1 ISTCC’S I S3 1 Illi 1
Я t- g s о S s iKifoioeuii CD 91 2 S 1 с >1111 1 трубе)
LQ № ihewcj ‘1ИЕЧ1ГЭ1 г— ю СО 1 -© 1 СМ IS 1 Illi 1 лезной
ra я s (•HOHEHdaj) UHH-U/'oOt’ 'g IHHEHHV со го 1 | C4CDO 1 5 1 Illi 1 см. же,
латинд МИТЫ [ ээицеро io ю |то« 1 1 IS 1 Illi 1 (в 3,2-
CD £ Я эшшод , cd CD l^co | 1°> | 1 Illi 1 м/сек
Ц1чн-^/02б f йшшог) чнэиАаэ ijubAwadj со Iю 1 1 1 1 1 1 Illi 1 ИИПЕНС
X я a я KJ c * и n CL в CD я <D Я Я га cc га га в состав динамита Нитроглицерин Нитрогликоль Дннитрохлоргндрин 2 Коллодионный хлопок Древесная мука (целлюлоза) Ди- н тринитротолуол Динитротолуол, жидкий 1\алииная селитра Натриевая селитра Аммиачная селитра . Бикарбонат натрия Сера Нейтрализующие вещества Углеродсодержащие вещества Влажность Обертка патрона (отнесенная к 100 г содержимого) Скорость дет.
я
я
СТ)
Ю
8>
С-1
(D
CD
я я
я X
См гЗ
о я
Я в
= «
о £7
Й" СЗ
. Я С
я я
яя
° 2
см SE
к
S
£
я
Я О га
сии
342 Нитроглицериновые взрывчатые вещества
лизацию возможных следов образующейся кислоты; сода дей-
ствует омыляющим образом и поэтому непригодна для этой
цели.
Селитра подготовляется в отдельной мастерской рядом
последовательных операций: измельчения, сушки, размола и
просеивания; перхлорат калия большей частью доста-
вляется на завод уже/в готовом виде—именно в виде тонкой
кристаллической муки. Древесная мука также обычно
покупается в готовом виде, но с целью придания ей необходи-
мой однородности и тонкости пропускается через сито с отвер-
стиями в 1—2 мм. Слишком сильное измельчение понижает
способность древесной муки впитывать масло. Часто поль-
зуются воздушно-сухой древесной мукой с влажностью 8—10%;
Рис. 148. 65%-ный
желатиндинамит
(свежепригото-
- вленный).
Рис. 149. Шеддит.
Рис. 150. Альдор-
-, фит.
Максимальное действие от взрыва 30 г каждого из указанных
взрывчатых веществ на железной пластинке толщиною 4, 8 мм.
но, как правило, она должна предварительно высушиваться
в нагреваемых паром корытообразных сушилках, после чего
следует просеивание в специальном герметизированном поме-
щении, в котором производится также и (насыпание муки в тару.
Вместо древесной муки применяют также и ржаную муку,
которую сушат при температуре от 100 до 120е и слегка обжи-
гают. Растительная мука хотя и однороднее и мельче древесной
муки, но дороже ее и обладает меньшей способностью впитывать
масло.
Подготовленные таким образом компоненты хорошо смеши-
ваются в барабане (с бакаутовыми шарами) и в виде готового
для добавки к желатинированному (нитроглицерину порошка
iZumischpulver) сохраняются в полотняных мешках или, лучше,
в оцинкованных жестяных барабанах, поскольку, как это
обыкновенно и бывает, порошок не сразу идет на дальнейшую
переработку.
III. Желатиндинамиты
343
Мастерская для приготовления порошкооб-
разной добавки на больших динамитных заводах (рис. 137)
имеет такие установки:
1. Установка для измельчения, сушки, размола и просеи-
вания натриевой или калийной селитр производительностью
500 кг в час, состоящая из:
1 загрузочного ковша и вальцовой дробилки для раздробления
комков селитры,
1 железного ковшевого транспортера, (плотно закрытого,
чтобы пыль не попадала в помещения,
1 a in п а р а та для сушки селитры непрерывного действия с кало-
риферным обогревом, вентилятором, пылеуловителем и другими принад-
лежностями,
1 грохота для селитры с ситами и транспортирующим венти-
лятором,
1 шнека для распределения селитры по мешкам, с во-
ронкой, мотора и трансмиссии для вышеуказанных машин.
2. а) Установка для переработки древесной муки про-
изводительностью 100 кг в час, состоящая из:
1 мельничного постава с жерновами и трясучкой для подачи,
1 транспортера с воронкой, передвижным ложем и соединитель-
ным -трубопроводом,
1 машины для просеивания, с воронкой,
1 установки для пылеосаждения с эксгаустером и пыле-
собирателем,
мотора и трансмиссии для соответствующих машин.
Сюда же относится
б) установка для сушки и просеивания древесной
муки производительностью 125 кт щ час, состоящая из:
1 железного герметически закрытого транспортера,
1 корытообразной сушилки, обогреваемой паром без давления,
1 машины для просеивания с пыленепроницаемым кожухом и
цилиндрическим ситом,
трансмиссии и мотора в 5 л. с.
3. Установка для сушки и измельчения других добавок:
1 подогреваемый паром до 4 ат тарелочный сушильный аппа-
рате железным бортом чаши, снабженный теркой и скребком, коническим
дробильным вальцом с паровой рубашкой; он служит для сушки перхло-
рата калия, охры, растительной муки и тому подобных материалов,
2 .шаровые мельницы с железным барабаном, с набором шаров
для размола угля, красок, нитросоединений,
1 мельница «Эксцельсиор» для размола остающихся на ситах
комков,
трансмиссия и мотор для этих 4 машин.
4. Установка для мешки и сушильные шкафы:
3 специальных смесительных мельницы для приготовле-
ния смеси всех добавок; емкость одного аппарата 600 л; аппарат состоит
из железного барабана с набором шаров; снабжен внутренним змеевиком
для обогрева паром, ситом с трясучкой и другими принадлежностями.
1 установка сушильных шкафов, состоящая из 16 шкафов
с предохранительными дверцами, пластинчатыми медными калориферами
для обогрева и электрическим вентилятором,
мотор и необходимая трансмиссия.
Если на установке одновременно изготовляются антигризутные
динамиты, то для этого необходима дополнительно:
5. Одна установка для измельчения, сушки, размола и про-
сеивания поваренной соли или других подобных пламегася-
щих солей; эта установка аналогична той, которая описана выше для
переработки селитры.
344 Нитроглицериновые взрывчатые вещества
Для изготовления желатиндинамита приго-
товляют сначала в корытах для желатинизации «жидкую» 3—
4%-ную взрывчатую желатину и потом переносят ее в мета-
тельную мастерскую, где она тщательно перемешивается в ме-
тателях (рис. 138) с порошкообразными добавками. Один ме-
шатель перерабатывает загрузку, равную 100 кг желатиндина-
мита, в течение 25—30 мин. Продолжительность смешения
зависит главным образом от вязкости желатинированного масла.
Работа на мешателях не является безопасной и требует тем
большей осторожности, чем более вязкой является желатина и
чем большее количество порошкообразных добавок в нее вво-
г — ---------- ----- 1
Рис. 151. Мешатель планетарной системы (перед
начатом работы; мешалка поднята).
дится. Поэтому низкопроцентные 30—40%-ные динамиты пере-
рабатывать труднее и опаснее, и несчастные случаи от взрыва
при этой работе отнюдь не являются редкостью.
20 февраля 1914 г. в метательной мастерской на заводе Nobel Explo-
sives Со в Ардире взрывом 1880 кг взрывчатой желатины и гелигнита было
убито 8 чел. Несчастный случай произошел в деревянном здании, в кото-
ром было установлено 8 мешателей. Взрыв произошел вероятно во время
загрузки мешателя из-за недозволенного приема, допущенного рабочим.
III. Желатиндинамиты
345
В то время как раньше почти на всех динамитных заводах
во всех странах применялись мешатели с двумя вращающимися
в разные стороны горизонтальными (или вертикальными, как
в Англии) установленными на отдельных валах лопастными ме-
дпалками, в настоящее время повсюду переходят к применению
мешалок планетарной системы, в которой две ме-
шалки, связанные с одним вертикальным валом, вращаются
вокруг общей оси и кроме того каждая вокруг собственной оси
в противоположных направлениях. Благодаря такому устройству
повышаются надежность, экономичность и чистота процесса
смешения.
Мешалки планетарного типа идеально подходят не только'
для производства динамитов, но и для смешения взрывчатых
веществ с незначительным содержанием нитроглицерина и даже
для приготовления порошкообразных взрывчатых веществ. Про-
изведенные в последние годы усовершенствования метателей
делают этот тип машин одной из наиболее законченных кон-
струкций современной технологии взрывчатых веществ. Аппараты
изготовляются трех размеров емкостью 200, 300 и 400 л, что
соответствует загрузкам 150, 200 и 300 кг взрывчатого вещества./
Наиболее важными преимуществами этой системы мешате-
лей являются:
1. Большая безопасность в смысле взрыва, так как валы мешалки и их
подшипники расположены вне самого аппарата, в котором происходит
смешение, и таким образом ни жидкий нитроглицерин, ни готовое взрыв-
чатое вещество не могут притти в непосредственное соприкосновение с тру-
щимися поверхностями. Невозможно также «выпирание» загрузки из мета-
теля (как это 'получалось в старых мешателях вдоль лопастей мешалки).
2. Почти удвоенная мощность метателя. Один аппарат с емкостью
корыта 400 л может при загрузке 300 кг за 8 рабочих часов переработать
5000 кт динамита, так как длительность смешения — максимум 10 мин., в то
время каково всех старых системах метателей смешение длилось от 15-
до 30 мин.
3. Непосредственная желатинизация нитроглицерина в обогреваемых
или охлаждаемых мешателях, так как эти последние, имея роликовый ход
на шарикоподшипниках, легко передвигаются в желатинизационную мастер-
скую и пододвигаются под мешалку, либо выдвигаются из-под нее.
Основное преимущество этих машин состоит таким образом в том, что
отпадают предварительное смешение желатины в желатинаторах и пере-
грузка полуготовой массы в мешатели. Вместе с тем уменьшается и стои-
мость самой установки, так как можно отказаться от второго здания для;
желатинизации, требующего обвалования.
Патронирование. Дальнейшая переработка пригото-
вленного в мешателях желатиндинамита происходит в упомя-
нутых уже раньше патронировочных машинках; ясное предста-
вление об одной из новейших конструкций этих машин (с эле-
ктрическим приводом) дает рис. 152.
Машинка имеет чаще всего два или три рожка, так что
пресс одновременно выжимает несколько колбасок, что осо-
бенно целесообразно при патронах малых диаметров. В Аме-
рике при массовой фабрикации динамитов выходящая из ма-
346
Нитроглицериновые взрывчатые вещества
шинки колбаска попадает на ленточный транспортер и через
люк подается в соседнее помещение, где автоматически разре-
зается на куски желаемой длины и непосредственно заверты-
вается в бумагу. Предпочитаемая на больших заводах машинка1
Галля (Hallmaschine) упаковывает таким образом в бумажные
гильзы с почти автоматической последовательностью по 30 ди-
намитных патронов и перерабатывает за 8 час. около 20 000 кг
желатины.
Свойства. При обыкновенной температуре желатиндина-
миты представляют собою мягкую пластическую массу, которая
Рис. 152. Патронировочиая машинка для динамитов с автоматическим
выключателем.
при высоком содержании нитроглицерина очень похожа на
эластичный гремучий студень. Плотность ее при наличии се-
литры достигает 1,5—1,6 и около 1,8 при наличии перхлората
калия. Вследствие обволакивания всех добавок нитроглицери-
новой желатиной стойкость динамита к влажности довольно
велика. Желатиндинамит все же имеет наклонность к впитыва-
нию влаги, возрастающую с увеличением содержания аммиачной
и натриевой селитры, так что для динамитов, предназначенных
к экспорту в тропические страны, применяют исключительно
негигроскопические соли: калиевую селитру и перхлорат калия.
Желатиндинамит замерзает скорее, чем гремучий студень, и пре-
Е. М. S ytnmes, The Expl. Eng., 1928, 373.
III. Желатиндинамиты
347
вращается в твердую, трудно детонирующую массу, которая
оттаивает только при температуре выше 13°. Чувствительность
к удару примерно такая же, как и у гурдинамитов и гремучего
студня, но вследствие содержания древесного порошка, особенно
при плотной желатине, большей частью бывает несколько ниже.
Соответственно этому высота падения 2-кг груза колеблется
в пределах от 15 до 25 см.
Свежеприготовленный желатиндинамит легко детонирует и
притом с такой силой, которая значительно выше, чем у других
порошкообразных аммиачноселитренных или хлоратных взрывча-
тых веществ (рис. 148). Способность к передаче детонации
у желатиндинамита более чем вдвое выше, нежели у гремучего
студня. Так например патрон 65%-ного динамита диаметром
25 мм передает детонацию такому же патрону, находящемуся
на расстоянии 10—12 см; расстояние, >на которое динамит пере-
дает детонацию, часто служит критерием качества смешения
компонентов и хода производства.
Высокая чувствительность к детонации, ко-
торой обладает этот класс взрывчатых веществ при диа-
метрах патронов более 16 мм, объясняется наличием
пронизывающих желатину порошкообразных добавок; это осо-
бенно относится к рыхлой, содержащей в себе воздух древесной
муке. Несмотря на это, желатиндинамит обнаруживает уже
спустя несколько дней после изготовления (а через 1—2 недели,
как правило) некоторое падение чувствительности, которая,
точно так же как и у гремучего студня, ведет к неизбежному
уменьшению бризантности, что является 'неприятным
недостатком всех желатинированных нобелевских динами-
тов *. Этот недостаток устраняется, если к желатине прибавить
в виде ^ускорителя детонации1 2 необходимое коли-
чество пентрита; в этом случае получается желатинпен-
т р и н и т, всегда детонирующий с постоянной максимальной
скоростью (табл. 27). Близкие к пентриту, более богатые энер-
гией маннитгексанитрат и циклотриметилентринитрамин вслед-
ствие их несколько меньшей скорости детонации оказывают
в этом смысле меньшее действие; и, естественно, еще меньше
влияют многие другие взрывчатые вещества, предложенные по
простой аналогии, как например пикрат калия. Интересно отме-
тить, что расширение в бомбе Трауцля как обыкновенных ди-
намитов, так и пентринитдинамитов почти не зависит от ско-
рости детонации и что достаточно уже незначительной добавки
1 Herlin, Z. f. Schiess- u. Sprw., 1914, 401; Selle, там же, 1929, 469—474;
Stettbacher, Hochbrisanzstudien, там же, 1931, 8.
2 Stettbacher, герм. пат. заявка 45495, опубликованная
27 октября 1932 г., а также добавление к герм. пат. 500272, опубли-
кованному 29 декабря 1932 г., далее, герм. пат. заявка 48781 от 30 де
кабря 1931 г.
348 Нитроглицериновые взрывчатые вещества
окислителя (соли), чтобы большое расширение, которое дает
гремучий студень, резко уменьшилось до сравнительно низких
величин, характерных для желатиндинамита или желатинпен-
тринита.
2. «Безопасные» динамиты
Современными «безопасными» динамитами служат более или
менее трудно замерзающие желатиндинамиты, содержа-
щие в качестве флегматизирующих добавок или ароматиче-
ские нитросоединения (нитрожелатиндинамиты), или
д и н и т р о х л о р г и др и н (аммонжелатины). Эти «безопас-
ные» смешанные динамиты менее мощны, чем обыкновенные, но
Рис. 153. Железнодорожный рельс длиной 85 см, подорванный
в двух местах равными по весу зарядами различных взрывча-
тых веществ; вес заряда 80 г; патрон взрывчатого вещества
в бумажной гильзе диаметром 27 мм помещался свободно над
головкой рельса.
Гремучий студень Желатинпентринит
после 14-дневиого 41% пентрита,
хранения. 41% нитроглицерина.
1,5% коллодионного хлопка.
16,5% аммиачной селитры.
Взрыв произведен капсюлем № 8.
зато значительно .менее чувствительны к удару и разрешены
к перевозке багажом по железным дорогам.
Обнаруженная уже в самом начале непригодность к употреблению
замерзших нитроглицериновых взрывчатых вешеств быстро привела к тому,
что температуру замерзания нитроглицерина соответствующими прибавками
стали понижать настолько, чтобы приготовленные из него динамиты не
замерзали при обычных зимних температурах. Уже в 1866 г. РуДберг
предложил добавлять нитробензол, между тем как Нобель в 1875 г.
стремился достигнуть той же цели при помощи метил- или этилнитрата и
ацетина. Позднее стали применять ароматические нитросоединения, в част-
ности ортонитротолуол, жидкое вещество, при прибавления кото-
рого температура замерзания нитроглицерина сильно снижается, а жела-
тинирующая способность не претерпевает никакого изменения.
В настоящее время флегматизирующими сред-
ствами служат ароматические иитросоединения, которые
с нитроглицерином как >в чистом, так и в желатинированном со-
стоянии образуют эвтектические смеси с низкой темпе-
ратурой замерзания и незначительной склонностью к кристалли-
III. Желатиндинамиты
349
зации. В 1905 г. швед Н а у к г о ф первый указал на это об-
стоятельство, а в 1913 г. его соотечественник Гер ли н система-
тически изучал зависимость температур замерзания таких смесей
нитроглицерина с нитросоединениями от соотношения компонен-
тов. Понятно, что, применяя жидкие мононитроуглеводороды, на-
пример о-нитротолуол, можно достигнуть гораздо большей флег-
матизации и большего снижения температуры замерзания, чем
если применять более высоконитрованные и более трудно рас-
творимые соединения, как например динитротолуол; зато в пер-
вом случае одновременно понижается бризантность нитроглице-
рина, и кислородный баланс получается менее благоприятным.
Поэтому, если трудная замерзаемость желательна как основное
свойство, то с целью (возможного сохранения у нитрожелатин-
динамитов той же мощности, что и у обыкновенных динамитов,
обычно добавляют еще нитрогликоль.
Из нитросоединений преимущественно применяют полутвер-
дый динитротолуол (смесь изомеров); кроме того как во
время войны, так и теперь в больших количествах применяют
дешевые буро-черные отходы от кристаллизации тринитрото-
луола в виде так называемого тротилового масла. Смешивая
жидкие или расплавленные нитросоединения с желатинирован-
ным маслом, получают пластические, трудно замер-
зающие и менее чувствительные к удару желатины 1, в кото-
рых даже твердые, плавящиеся при 50—60° смеси динитро- или
тринитросоединений находятся в растворенном состоянии в виде
мягкой пастообразной массы; замечательно при этом, что даже
при низких температурах эти нитросоединения не замерзают.
В полученную массу можно потом замесить необходимые окис-
лители (соли) и другие порошкообразные добавки; патронирова-
ние и предварительная обработка происходят совершенно так
же, как уже было описано выше.
2 января 1927 г. на шведском динамитном заводе в Гренгесберге, веро-
ятно вследствие перегрева, произошел взрыв 1500 кг такой флегматизи-
рованной нитросоединениями взрывчатой желатины, причем под обломками
осталось 2700 кг невзорвавшейся взрывчатой желатины. Эта масса в те-
чение недели опрыскивалась большим количеством метилового спирта (на
нее было вылито не меньше 25 000 кг метилового спирта, что обошлось
страховому обществу все же дешевле, чем второй взрыв), и затем большая
часть взрывчатой желатины была уничтожена сжиганием.
Употребительные в настоящее время нитрожелатиндинамиты
содержат от 14 до 28% желатинированного нитроглицерина и
12—14% ароматических, чаще всего динитросоединений. В Швей-
царии для проходки альпийских туннелей специально изготовля-
лись два таких успешно применявшихся нитродинамита: ж е л а-
тинтельзит (Ислетен) и г а м з и т (Гамзен у Брига), со-
ставы которых, принятые в настоящее время, даны в табл. 26.
’ Ам. пат. 1667038 (1926).
350
Нитроглицериновые взрывчатые вещества
ТАБЛИЦА 27
Взрывчатые свойства важнейших д и и а м и т о в (по данным Н а у м а и собственным определениям автора)
е“ динамиты аммонжела- тин 1 О, О Ч 5- о ГО , о ю о . о> 1 " - <- Эго s я к S ч ГО + 1,45 400 1 1
„Безопасны (тельзнт) 22 1,5 21 55,5 о? 7 О U3 О LQ СО »—। О из со о -7 о
3 к о динамит। го 1 | 2 1 1 + 3,8 О со о со о о со сч со
желатин- 2 Е й 62,5 2,5 27 8 V't- + из о —< о о ео сч о ^4 тг ю со ),5% 0,
65%-ные СВ Е К из^ s’ 1 сТ ! 1 1 Й | и + 4,6 «г, о о о £ О 04 О “2. из —' со пий баланс на . (
Желатин- пентри- нит ш из S 1^2-21 1 I из о + Ю) S ^2. tj* 000 8
Грему- чий студень L 61 П о +1 щ ю X}- с 52 из ci о - из СО О О X
Нитроглицерин ; ! Нитрогликоль Коллодионный хлопок Пентрит Дн- н тринитротолуол Аммиачная селитра Натриевая селитра Перхлорат калия Древесная мука Кислородный баланс1 % 0 .... Расширение в бомбе Трауцля (еж3) .... Сжатие свинцового цилиндра (жж).... Высшая скорость детонации (м)сек) . , . 1 В пересчете на динитротолуол. ! Современный тельзит по табл. 26 в
III. Желатиндинамиты
351
В отношении внешних свойств, особенно в отношении пла-
стичности и детонационной способности, эти смеси обладают
всеми преимуществами желатиндинамитов, но так же, как и по-
следние, при хранении уменьшают свою бризантность.
Взрывчатые вещества, содержащие динит-
рохлоргидрин. Эти взрывчатые вещества в новых герман-
ских официальных списках значатся как аммонжелатин 1
и 2; они изготовляются только в Германии и принадлежат
Рис. 154. Метательная мастерская для желатиндинамитов на заводе
Ardeer Nobels Explosives Со Ltd, в Стевенстоне (Шотландия); мастерская
оборудована метателями системы Me Roberts.
к типу наименее чувствительных и одновременно трудно замер-
зающих «безопасных» динамитов. Главной составной частью их
является нитрохлорин, представляющий собою смесь
динитрохлоргидрина с 15—20% нитроглицерина, — технический
продукт, непосредственно получаемый при нитровании пригото-
вляемого из глицерина хлоргидрина. Пластические свойства их
повышаются добавкой 6—12% динитропроизводных толуола
или нафталина; здесь эта добавка служит больше для связыва-
ния «тощей» хлоринжелатины, чем для флегматизации.
ГЛАВА ДЕСЯТАЯ
АНТИГРИЗУТНЫЕ ВЗРЫВЧАТЫЕ ВЕЩЕСТВА
С внедрением взрывных работ в каменноугольную промыш-
ленность участились несчастные случаи в угольных шахтах.
Пользуются ли для подрыва угольных пластов дымным порохом
или динамитом или каким-либо бризантным составом, — во всех
случаях можно не сомневаться в том, что воспламенение
рудничного таза объясняется применением взрывчатого
вещества, или, точнее, взрывом.
Лет 50 назад стали, насколько это было возможно, ближе
изучать этот вопрос и, особо подбирая и изменяя взрывчатые
вещества, стремились устранить или по крайней мере уменьшить
опасность воспламенения рудничного газа. Эти старания, увен-
чавшиеся успехом, дали антигризутные взрывчатые вещества,
т. е. вещества, безопасные в отношении рудничного газа или,
как их называют в -некоторых странах, «безопасные» взрывча-
тые вещества.
I. Взрывы рудничного газа
Взрывы в угольных шахтах происходят либо от руднич-
ного газа, либо от угольной пыли. Взрывы могут
иметь место одновременно и от обеих причин. Чаще все же
происходят взрывы первого рода, которые вследствие быстрого
и хорошего распространения рудничного газа «ведут к наиболее
разрушительным катастрофам. Рудничный газ состоит из почти
чистого м‘е тана СН«; он скапливается между пластами пори-
стого угля, местами в больших количествах и под большим
давлением, так что при разработке этих пластов он вырывается,
смешивается с воздухом шахты и образует взрывчатую, так
называемую гремучую смесь, для которой достаточно ничтож-
ного пламени или искры, чтобы она взорвалась с разрушитель-
ной силой.
Воспламеняемость смеси рудничного газа с воздухом ограничена опре-
деленными пределами. Взрыв происходит легче всего при содержании ме-
тана в количестве 7,5% и сильнее всего при содержании 9,5%, в то время
как при количествах метана ниже 6% и выше 14% опасность воспламенения
исчезает. Для американского натурального газа, состоящего из 88%
метана, 10,8% этана и 1,2% азота, эти пределы ешеуже, и гремучей смесью
в США «официально» считается состав, содержащий 8 + 043% метана.
I. Взрывы рудничного газа
353
Важнее конечно установить нижний предел воспламеняе-
мости, потому что воздух чаще всего имеется в избытке и по-
тому что пересыщенные метаном смеси всегда могут разбав-
ляться воздухом до пределов воспламеняемости. По Э й т н е р у
пределы воспламеняемости смесей различных газов с воздухом
колеблются в следующих пределах:
Объемные про-
центы
Температура
воспламенения
Водород...........................
Светильный газ....................
Водяной газ .....................
Бензол ..........................
Бензин ..........................
Эфир..............................
Спирт 96%-ный.....................
Окись углерода •.............- . .
Ацетилен..........................
Этилен ...........................
Метан............................
9,5—66,3
8,0—19,0
12,5—66,6
2,7— 6,3
2,4— 4,9
2,7— 7,7
4,0—13,7
16,6—74,8
3,5—52,2
4,2—14,5
-6,2—12,7
585е
651°
429°
543°
640—750°
Взрыв бывает сильнее всего в том случае, когда содержание
кислорода в воздухе в точности соответствует количеству, не-
обходимому для полного окисления горючего газа. Цифры при
этом также и здесь весьма пестры: так например светильный
газ дает с воздухом наилучшим образом воспламеняющуюся
смесь при содержании его в воздухе в количестве 16 объем-
ных процентов, петролейный эфир — уже при содержании в ко-
личестве 2 объемных процентов. С научной точки зрения заслу-
живает внимания то обстоятельство, что целый ряд газов
в чистом и совершенно сухом состоянии вообще не взрывает,
и лишь присутствие каталитически действующих примесей,
прежде всего водяных паров, обусловливает возможность вос-
пламенения взрывчатых смесей. Например было установлено,
что для воспламенения 24 000 молей окиси углерода необходимо
прибавить по крайней мере 1 моль воды.
Впоследствии Диксон установил поразительный факт, что
прибавка 0,001 иода или брома вполне достаточна для того,,
чтобы смесь рудничного газа с воздухом сделать менее чувстви-
тельной к воспламенению, т. е. значительно поднять темпера-
туру воспламенения смеси. Основываясь на этом, П е й м е н 1
говорит уже о возможности устранять воспламеняемость руд-
ничного газа наиболее простым образом — введением этих за-
медлителей в шпуры забоя или непосредственно в само
взрывчатое вещество.
1 Trans, of. Inst, of Mining Eng., Лондон 1930, 11—23.
23 Зак. 3171. — ГПтетВвхер.
354
Антигризутные взрывчатые вещества
В отношении воспламеняемости смесям взрывчатых газов
совершенно аналогичны тонкоизмельченные горючие твердые
тела, примешанные в виде пыли во взвешенном состоянии (аэро-
золи). Взрывы смесей воздуха с серной, сахарной и мучной
пылью нередко встречаются в практике; также нередко происхо-
дят на мельницах и взрывы металлической пыли, особенно брон-
зовой и алюминиевой. Так например общая сумма убытков,
причиненных взрывами пыли1 * в США в 1924 ir., составляла
свыше 3 млн. долларов. Соотношения между количествами го-
рючей пыли и воздуха, приводящие к взрыву, также бывают
весьма различны. Так например смеси, содержащие в 1 м3 воз-
духа 72 г сахара или 330 г алюминия — взрывчаты. Но наиболее
чувствительной является угольная пыль, 10 г которой в 1
воздуха уже вполне достаточно для образования взрывчатой
смеси, а наиболее сильный взрыв происходит при содержании
300—400 г угольной пыли на 1 м3 воздуха.
Взрывы угольной пыли стали изучать только в по-
следнее время; до этого о них ничего не знали и даже не пред-
ставляли себе, что они возможны. Было сделано казавшееся
весьма странным наблюдение, что сама по себе угольная пыль
менее опасна, чем в том случае, если она содержит адсорбиро-
ванные газы, делающие ее особо чувствительной. Определялась
также зависимость изменения чувствительности от величины
частиц и содержания влаги. Оказалось, что пыль с содержанием
газа 22—35% обладает наибольшей воспламеняемостью, в то
время как при меньшем или большем содержании газа пыль
менее опасна в этом отношении. В зависимости от совокупности
гех или иных свойств пыли температура воспламенения ее
может колебаться в пределах от 400 до 1400°. Взрыв угольной
пыли в настоящее время объясняют таким образом, что облако
пыли, образующееся при взрыве рудничного газа или просто при
взрыве закладываемого заряда, отдает благодаря высокой тем-
пературе адсорбированные газы; мгновенно образующаяся при
этом газовая смесь взрывает от пламени взрыва или искры от
выхлопа заряда. Вследствие того что угольной пыли в копях
очень, много и ее очень трудно избежать, она является наиболее
опасным источником взрывов; поэтому пыль, так же как и ско-
пление газов, следует удалять при помощи соответствующих
вентиляционных устройств. Поразительно, что смеси угольной
пыли с воздухом при смешении с незначительными количествами
рудничного газа, не способными воспламениться, становятся
более восприимчивыми к воспламенению. Опыты Бейлинга
показывают, что даже взрывчатые вещества, безопасные в атмо-
сфере рудничного газа, при взрывах в узких шпурах могут вос-
пламенить угольную пыль, в результате чего может последовать
1 О взрывах пыли ср. Langhans, Z. f. Schiess. u. Sprw., 1930, оттиск,
стр. 61—67.
I. Взрывы рудничного газа
355
взрыв рудничного газа, который в свою очередь снова приведет
к взрыву угольной пыли. В опытном штреке длиною 200 м,
в Дерне S было найдено, что достаточно 70 г угольной пыли
в 1 л!3 воздуха для того, чтобы взрыв распространился дальше,
если только сила начального взрыва была достаточна.
На какое протяжение могут распространяться такие взрывы
двойного действия, т. е. взрыв скоплений рудничного газа в ре-
зультате взрыва отделенной известным пространством угольной
пыли, показывает ужасный взрыв в угольных копях Курьер,
где 10 марта 1906 г. в 7 час. утра произошла одна из наиболее
опустошительных катастроф, какие знает история горного дела.
Взрыв распространился на 5 шахт, которые были соединены
между собой под землей. Воспламенение сухой угольной пыли
произошло от взрыва взрывчатых веществ, и вследствие авто-
матически происходящих завихрений пыли пламя распространи-
лось из шахты в шахту и вызвало такой взрыв угольной
пыли, какого до тех пор еще не бывало. Из 1400 горнорабо-
чих 1219 лишились жизни; кроме того было убито 97 лошадей.
Со времени этого несчастья и до конца 1930 г. хроника насчи-
тывает еще десять больших взрывов рудничного газа и уголь-
ной пыли с общим количеством 1856 человеческих жертв; прус-
ская горная статистика отметила за период 1900—1918 гг. всего
607 взрывов, в том числе 146 в результате взрывных работ. По-
следний большой взрыв двойного действия произошел 21 октя-
бря 1930 г. в германской каменноугольной шахте «Анна II»;
количество пострадавших составило 575 чел., из коих 271-
умерли.
Условия воспламеняемости рудничного газа при взрывных
работах впервые начали изучать во Франции в начале 80-х годов
прошлого столетия, после того как учрежденная в 1877 г. «анти-
гризутная комиссия» (Commission du grisou) пришла к выводам,
что причиной воспламеняемости является высокая температура
газов взрыва и пламя, образующееся при взрыве. М а л л я р и
Л е-Ш ателье нашли, что температура воспламенения грему-
чего газа находится около 650°; при этой температуре взрыв,
хотя и не мгновенно, но безотказно происходит через 10 сек.
При повышении температуры этот интервал уменьшается все
больше и больше, пока наконец при 1000° он становится почти
неуловимым. (Эти данные, естественно, относятся только к усло-
виям атмосферного давления: сжатые газы имеют более низкую
температуру воспламенения, чем разреженные.) Французская
комиссия установила тогда на основе практических опытов, что
в шахты, опасные в смысле газа, могут быть допущены только
такие взрывчатые вещества, вычисленная температура взрыва
которых не превышает 2200°; впоследствии (в 1888 г.) однако
были зафиксированы температуры: 1500° для угольных
Z. f. Schiess- u. Sprw., 1917, 59.
23 s
356
Антигризутные взрывчатые вещества
пластов и 1900° для пластов пустой породы, рас-
положенных в угольных пластах в виде более или менее толстых
слоев. Комиссия исходила из того, что газы взрыва по про-
изведении ими разрушительной работы охлаждаются ниже тем-
пературы воспламенения гремучего газа (650°). Кроме того
к взрывчатым веществам было предъявлено требование, чтобы
они не давали в продуктах взрыва горючих газов или других
остатков.
II. Фотографирование пламени
О зависимости между пламенем взрыва и безопасностью при-
менения взрывчатого вещества в рудниках главное было уже
сказано в общей части. Ниже мы приводим еще некоторые «по-
движные» снимки1 пламени, могущие служить для характери-
стики необычайно различной степени безопасности взрывчатых
веществ. Некоторые данные о характере пламени важнейших
германских взрывчатых веществ даются в следующей сводке2:
Продолжи- тельность пламени в тысячных сек. Длина пламени (см) Темпера- тура взрыва t Удельное давление (ат)
Веттердетоиит В . . . . . 0,44 38 , 1540° 5300
А 0,54 41 1540° 5800
Веттернобелит В 1,11 65 1820° 4000
„ А 1.17 70 1930° 4600
Аммонит 1 1,49 85 2150° 8300
Аммонжелатнн 1 3,70 116 2530° 8200
Хлоратит 3 4,80 122 3480° 4700
Динамит 1 5,30 154 2950° 7400
Аммонит 5 8,80 200 2490° 8700
Между продолжительностью пламени и температурой взрыва,
как видно из таблицы, строгой пропорциональности не наблю-
дается. Вопреки теоретическим предпосылкам и всяким прави-
лам данные опытного штрека в Дерне также показывают, что
веттернобелит, несмотря на то что продолжительность пламени
у него в 2 раза больше, чем у веттердетонита, все же более без-
опасен (табл. 28). Мнение Наума о том, что здесь решаю-
щими являются величина удельного давления и связанная с ним
высокая температура адиабатического нагревания (в среде гре-
мучего газа), нельзя признать основательным, так как степень
1 По Na ou m u. Bertman, Z. f. Schiess- u. Sprw., 1930, 194—196.
s Там же, стр. 193—196.
II. Фотографирование''пламени
357
адиабатического нагревания является функцией главным образом
соответствующего давления бризантности, а давление
бризантности (как видно из данных скорости детонации и рас-
ширения в свинцовой бомбе) у нобелита значительно больше,
чем у детонита.
ТАБЛИЦА 28
Характеристики некоторых типичных предохранитель-
ных и обыкновенных; „безопасных” взрывчатых веществ
(по Науму)
Веттернобелит Веттердетонит (донарнт) Аммонит
А В1 * А Bi 1 (астра- лит) 5 [альдор- фит)
Кислородный баланс . - - Расширение в свинцовой +4,1% +6,1% +10,9% +16,1% +2% +1,0%
бомбе (см8) Сжатие свинцового цилин- 215 205 230 220 зэо 375
дра (леи) 14,6 12 8,5 8,3 16,2 16,0
Детонирует от капсюля № 1 1 3 3 1 3
Передает детонацию на (см) — .—- 4 4 12 8
Плотность в патронах . . . 1,8 1,7 1,04 1,06 1,09 1,03
Скорость детонации (м/сек) 4 200 4 900 3 660 3650 5400 4900
Теплота взрыва (б. кал) . . 590 510 550 460 960 1010
Температура взрыва .... Безопасность в отношении 1820° 1690° 1520° 1 390° 2170° 2220°
рудничного газа ..... Безопасность в отношении 600 650 600 550 не безопасны
угольной пыли 700 700 600 500 >’
Это сопоставление также показывает, что безопасность в от-
ношении рудничного газа зависит не от одного какого-нибудь,
а от многих факторов, которые не удается уловить при испы-
тании взрывчатых веществ. Иначе веттернобелиты с их высокой
скоростью детонации и высокой температурой взрыва не могли
бы быть безопаснее, чем веттердетониты. Прямая зависимость
существует невидимому лишь в отношении расширения в'свин-
цовой бомбе, но и в данном) случае веттердетонит является
исключением. Само собой понятно, что как то, так и другое
аммиачноселитренное взрывчатое вещество с температурой
взрыва, превышающей 2000°, не может быть безопасным.
Простые рассуждения показывают, что время превращения
взрывчатого вещества в газообразное состояние может не быть
идентичным продолжительности пламени и что световой
эффект должен длиться дольше, во-первых, потому, что газы
взрыва после достижения наивысшей температуры и наиболь-
1 Эти взрывчатые вещества по своему составу ие вполне соответствуют
образцам, приведенным в табл. 29.
358
Антигризутные взрывчатые вещества
шего объема имеют еще некоторое время достаточно высокую
температуру для того, чтобы испускать свет, и, во-вторых, по-
тому, что в той же стадии химические реакции сами по себе
идут дальше и могут увеличить продолжительность пламени или
даже возобновить его. Это наблюдается, как правило, у взрыв-
чатых веществ, которые из-за недостаточно-
го количества кислорода образуют горючие
газы, содержащие чаще всего окись угле-
рода и водород, которые при соприкоснове-
нии с кислородом воздуха дают в т о р и ч-
Рис. 155. Вет-
тердетонит В
38 см.
0,43 милл'сек.
н о е пламя. Этим же объ-
ясняется образование пла>-
мени при стрельбе у дула
тяжелых орудий и при от-
крывании затвора их. Про-
Рнс. 156. Аммонит 1
89 см.
1,53 милл'сек.
должительность этого вто-
ричного пламени, которая на-
ходится в различной для ка-
ждого взрывчатого вещества
зависимости от скорости детонации, имеет решающее значе-
ние для безопасности применения взрывчатых веществ в ат-
мосфере рудничного газа. Она может быть точно определена
цри помощи описанного выше аппарата для фотографирова-
ния пламени. Чем меньше отношение продолжительности пла-
Рис. 157. Гурдинамит 8,5 милли, сек.
мени к скорости детонации, тем больше безопасность; для
взрывов в угольных шахтах принято максимальное отноше-
ние 1 : 10. Зависимость между продолжительностью пламени
и скоростью детонации получают путем пересчета длины рас-
пространения пламени, выраженной в метрах, на время, рав-
ное 1 сек., и путем сопоставления этой цифры со скоростью
детонации. Например если отношение вторичного
II. Фотографирование пламени-
359
пламени веттердетонита А равно 1 :5, то это значит, что
продолжительность пламени в 5 раз дольше по времени, чем
скорость детонации. Для веттернобелита А это соотношение по
подсчету составляет 1 : 7, для аммонита — 1:10, для динамита
1 (высшая скорость детонации) — 1 :24, для черного пороха
1 :300, а для гремучего студня даже 1 :800.
Как видно из рис. 65 и 155, вторичное пламя бывает и у на-
стоящих «антигризутных» взрывчатых веществ. Достигаю-
щая лишь 1230° температура взрыва сильно преобладающей
в некоторых взрывчатых веществах аммиачной селитры снижает
световой эффект этих смесей до пределов, при которых фото-
графированием обнаружить пламя уже нельзя. У «антигризутных»
взрывчатых веществ, базируемых на нитроглицерине, тех же
результатов можно достигнуть прибавлением неорганических
солей, особенно поваренной соли, которая испаряется при взрыве
и благодаря поглощению тепла «гасит» пламя.
Один из распространенных способов фотографиче-
ского метода анализа пламени взрыва вкратце
описан Т. Урбанским1. Аппарат состоит из 12 объективов
большой светосилы, позади которых вращается с большой ско-
ростью снабженный 13 щелеобразными отверстиями диск; диск
12 раз последовательно дает короткие интервалы освещения
фотопластинки продолжительностью в 1/9000 сек. Промежуток
времени между отдельными снимками составляет 1/11000 сек.,
так что общая продолжительность времени от начала первого и
примерно до конца пятого снимка составляет 5 •
9000 ^ 4‘ 11000
-0,96 миллисекунды. При помощи дополнительных светофиль-
тров съемку производят так, что улавливаются отдельно ультра-
красные, красные, зеленые и синие лучи в интервале, соответ-
ствующем длине волн в 390—860 рр. Таким образом при взрыве
400—500 г запрессованной пикриновой кислоты (1,65) было най-
дено, что синие, т. е. самые горячие лучи, сильно пре-
обладают после воспламенения в течение первой 1/9000 сек., в то
время как красные лучи только что начинают обнаруживать на
пластинке возникающее пламя. Начиная с третьего и четвер-
того снимков, соотношение меняется в обратную сторону.
Снимки зеленого цвета вначале больше соответствуют серии
синих цветов, а дальше уже сходны с серией красных лучей.
Эти «фильтрованные» снимки позволяют сделать вывод, что
взрыв пикриновой кислоты уже в первой своей стадии резко
ведет к температуре детонации. Кроме того при помощи сним-
ков удается наглядно показать, что взрыв может распростра-
няться «спиралеобразно» не только в газообразной
фазе, но также и в твердых смесях взрывчатых ве-
ществ.
Диссертация, Варшава 1932, 55 стр., с 119 рис. на 8 табл.
360
Антигризутные взрывчатые вещества
III. Опытный штрек для испытаний на антигризутносп»
Три основных понятия — длина пламени, продолжительность
пламени и вторичное пламя — теоретически хотя и исчерпывают
комплекс факторов, влияющих на антигризутность, но на прак-
тике они все же не дают окончательной гарантии безопасности.
Как уже видно из таблиц на стр. 356 и 357, приходится счи-
таться еще и с другими свойствами взрывчатых веществ, и при-
том с такими, которые выходят за рамки наших обычных пред-
Рис. 158. Опытный штрек для испытания антигризутных взрывчатых веществ
ставлений и которые не удается установить ни химически, ни
оптическим путем с помощью фотоснимка.
Так например то вещество, которое при взрыве не дает
светящегося пламени, быть может, лучше воспламеняет
рудничный газ, чем то, которое дает отпечаток на светочувстви-
тельной пластинке. Опыты показали, что горячее пламя грему-
чего газа было бы совершенно невидимым, если бы оно не све-
тилось благодаря летучим частицам, отрывающимся от горелки.
Так как уже заранее можно было предвидеть, что чисто-
тивно-теоретический путь подбора составов взрывчатых веществ
не в состоянии полностью разрешить проблему безопасности
взрывных работ в атмосфере рудничного газа, то скоро были
начаты практические опыты, приспособленные к условиям, суще-
ствующим в шахте. В 1885 г. Ломанн в Нейкирхене (Вестфа-
лия) построил первый опытный штрек для испытания на
взрыв в рудничном газе и тем самым создал установку,
III. Опытный штрек для испытаний на антигризутностъ 361
послужившую образцом для многих опытных штреков, которые
вскоре были установлены во многих индустриальных странах.
Опытный штрек представлял собой длинную, открытую с одного
конца штольню, в которой можно было искусственно создавать
по желанию атмосферу смеси рудничного газа или угольной
пыли с воздухом. У закрытого конца штрека в мортирке взры-
валось испытуемое взрывчатое вещество и определялось коли-
чество взрывчатого вещества, необходимое для воспламенения.
Устройство современного опытного штрека1 показано на
рис. 158.
Новая обширная установка в Дерне2, у Дортмунда, состоит из трех
различных штреков, служащих для испытания взрывчатых веществ; так
называемый «штрек для стрельб ы> согласно установленным междуна-
родным нормам — длиною 25 м, высотою 1,82 м и шириною 1,32 м—имеет
в поперечном разрезе эллиптическую форму. Стенки штрека построены и®
досок, уложенных в три ряда; передняя часть штрека длиною в 5 м, слу-
жащая взрывной камерой для искусственных смесей рудничного
газа и угольной пыли с воздухом, имеет стенки двойной толщины (12 см),
обитые помимо того железным листом толщиной 7 мм. Задний конец
штольни заключен в кирпичную кладку, скрепленную железными анкерными
болтами. На потолке штрека на расстоянии 2—3 м друг от друга пробиты-
отверстия, заклеиваемые бумагой н служащие предохранительными клапа-
нами в случае сильных взрывов. В самом конце в кирпичную кладку
плотно вделана стальная мортирка длиной 850 мм с наружным диаметром
530 мм, имеющая камеру глубиной 600 мм и диаметром 55 мм. (В коротких
и узких мортирках — глубиной 180 мм и 30 мм диаметром —• где газы взрыва
охлаждаются менее быстро, испытание протекает в более жестких усло-
виях.) Мортирка устанавливается под таким углом, чтобы ее ось пересекала
Потолок штрека на расстоянии 10 м от мортиры.
Взрывная камера имеет объем 10 м3, отапливается (температура равна
в среднем 25°) и перед каждым опытом закрывается бумажной крышкой,,
зажимаемой двумя железными кругами. Рудничный газ вводится в сере-
дину камеры и с помощью двух железных вращающихся лопастей равно-
мерно смешивается с воздухом. Свежеполучениая угольная пыль, пригото-
вленная ргймолом жирных углей и просеянная через сито с 9150 отвер-
стиями на 1 см2 вводится в штрек при помощи воронки через имеющееся
а стенке небольшое отверстие. Пыль получается примерно такой же мел-
кой, как и в естественных условиях. Уголь содержит 73,2% углерода,
25,4% летучих веществ и 1,4% воды: зольность его равна 7,4%-. Особое
значение имеют содержащиеся в угольной пыли летучие вещества: в угле,
применяемом для опыта в Бельгии (Frameries), количество летучих дости-
гает 22%, в то время как английский опытный уголь (Buxton) содержит не
менее 35% летучих. Для наблюдения за происходящим в штреке процессом
имеется 14 окон размером 14,5 X 27 см с зеркальным стеклом толщиной-
2,5 см.
Вентиляция штрека производится при помощи небольшого вентиля-
тора, труба которого проложена через кирпичную кладку. Устье трубы,
выходящее в камеру, может закрываться конусообразной заслонкой. На
расстоянии 14,5 м находится помещение для наблюдений, из ко-
торого через амбразуру, закрытую зеркальным стеклом, наблюдателю виден
весь штрек.
1 Brunswig, Explosivstoffe 1909, 108; Schrimpff, Schiess- u. Sprw.
1929, 288.
2 Gliickauf, 1913, 433—442.
-362 Антигризутные взрывчатые вещества
Рядом расположен еще небольшой опытный штрек длиною
4 м, высотой 1,8 м и шириной 1,4 м, который служит для других опытов,
например для испытания ламп и электрических .машин в атмосфере руд-
ничного газа.
Одни из наиболее современных опытных штреков построен в конце
1928 г. в саксонском буроугольиом районе во Фрейберге (Саксония). Кроме
самого штрека .в установку входят здание для наблюдений, -вентиляторное
помещение, газометр, а также мастерская, которая может быть исполь-
зована как помещение для производства испытаний по технике безопас-
ности в шахтах.
В последнее время стали строить опытные штреки длиною
100 и более метров; это делается главным образом для того,
чтобы можно было проводить опыты по изучению двух важ-
Рис. 159. Опытный штрек Bureau of Mines для испытания взрывчатых
веществ в Бруцтоне. Длина 30, 5 м, высота 1,9 м. Взрыв при воспла-
менении иеантигризутного взрывчатого вещества в атмосфере смеси
воздуха с рудничным газом и угольной пылью.
мейших способов борьбы с распространением взрыва — посред-
ством «мокрых зон» и добавкою «минеральной пыли». Такого
рода штреки имеются в Льевене (Франция), в Олтофте (Англия),
в Фрамери (Бельгия) и в Россице (Австрия). Кроме двух опи-
санных выше штреков в Дерне был построен еще один о п ы т-
мый штрек с круглым сечением длиною 300 м и диаметром
1,8 я, служащий главным образом для опытов по изучению рас-
пространения взрывов рудничного газа через зоны, орошаемые
водой, и для испытания действия минеральной пыли как сред-
ства предупреждения возможных в шахтах .взрывов угольной
пыли. Американский штрек в Брустоне (Пенсильвания), по-
строенный при одной опытной шахте, наполняется гремучей
смесью из натурального газа.
HI. Опытный штрек для испытаний на антигризутность 363
Рис. 160. Мор-
тирка из специ-
альной стали
для испытания
антигризутных
взрывчатых
веществ.
Испытание взрывчатого вещества на безопасность его применения
в угольных шахтах проводится таким образом, что сначала взрывают заряд
около 300 г взрывчатого вещества, и если воспламенения не происходит',
то последовательно увеличивают каждый следующий заряд иа 50 г. Если
воспламенение произошло уже от заряда 300 г, то в следующих взрывах
заряд в такой же последовательности уменьшают и устанавливают величину
предельного заряда. Предельным зарядом называют (наибольшее
.количество взрывчатого -вещества, которое не вызывает воспламенения при
5 взрывах. Испытания производятся чаще всего с патронами диаметром
35 мм; в верхний патрон вставляется капсюль № 8, и после введения
в штрек наиболее взрывчатой смеси метана с воздухом 9,91% или наполне-
ния штрека облаком определенного количества тоикоизмолотой угольной
пыли заряд воспламеняют электрическим током. В мортирке взрыв произ-
водят без всякой забойки, в то время как для взрывных
работ в шахтах строго предписано забивать шпур твер-
дой забойкой определенной длины. Таким образом опыт-
ные испытания намеренно проводятся в более жестких
.условиях, чем это бывает иа практике, с тем чтобы при-
близить опыт к наиболее опасному случаю «выбросов»
взрыва из шпура, при которых тепло, выделяемое взры-
вом, идет не на совершение взрывной работы, а на вы-
брасывание из шпура газообразных продуктов, имеющих
высокую температуру.
В отличие от довоенного времени сейчас со-
став всех антигризутных взрывчатых веществ
подбирается с расчетом на полное сгорание за
счет избытка кисло1 род а^ Положительный
кислородный баланс в антигризутных взрывчатых
веществах французского' образца достигается бла-
годаря высокому содержанию аммиачной се-
литры, которая не только дает полное сгорание
всех углеродсодержащих компонентов, но и в за-
висимости от взятого количества ее способна
понижать температуру газообразных продуктов
взрыва до желаемых пределов. В Германии, на-
оборот, предпочитают подбирать составные части
антигризутных взрывчатых веществ с расчетом
на наибольшую силу взрыва, но для понижения
получающейся при этом высокой температуры
продуктов взрыва прибавляют достаточное количество ка-
кого-либо хлорида щелочного металла; хлорид при-
бавляется с таким расчетом, что за счет теплоты, идущей
на его испарение, температура взрыва понижается до уста-
новленных пределов. Германские антигризутные взрывчатые
вещества группы 1 согласно предписаниям горнорудного надзора
от 1923 г. содержат 4% нитроглицерина; примесь нитро-
глицерина обеспечивает-воспламеняемость и передачу детонации
Даже в тех случаях, когда патроны вследствие поглощения влаги
ври длительном хранении становятся менее чувствительными.
Германские антигризутные полужелатинированные нитроглице-
риновые взрывчатые вещества содержат до 30%, а желатиниро-
ванные — даже 40% хлорида, и нет ничего удивительного в том,
364
Антигризутные взрывчатые вещества
что при таком балласте динамит в отношении своих взрывчатых
свойств оказывается в сильной степени парализованным, но зато
приобретает антигризутные свойства. В настоящее время анти-
гризутность может быть достигнута только за счет энергии и
бризантности.
Результаты испытаний, получаемые в опытных штреках, не
дают конечно картины, наблюдаемой непосредственно в камен-
ноугольных копях. Но тем не менее наличие опытных данных
позволяет избегнуть многих опасностей, сопряженных с работой
в атмосфере рудничного газа, и проливает свет на взаимодей-
ствие взрывчатого вещества с взрывчатыми смесями рудничного
газа и угольной пыли с воздухом. Благодаря опытным испыта-
ниям удалось прежде всего установить, что нет ни одного
абсолютно безопасного взрывчатого вещества и что,
начиная с некоторой определенной величины заряда, для каж-
дого взрывчатого вещества, независимо от того, высока ли или
низка его температура взрыва, безопасность исчезает.
ТАБЛИЦА 29
Антигризутные взрывчатые вещества различных классов
|с указанием их новейших составов
(Предельный заряд для всех 4 германских образцов как в случае рудиичиого
газа, так и угольной пыли составляет 800 г)
1. Группа а м м и ач н ос е л и т р е нн ы х взрывчатых веществ
Для угольных пластов предпочтительно пред- назначаются Г ризуиафталиты (Фавье)
веттерде- тонит В (%) веттерлиг- нозит А (%) угольный пласт (%) пустая порода (%)
Аммиачная селитра .... 72 20 90 91,5
Натриевая . .... — 30 — —
Калийная _ .... Нитроглицерин (также и -— — 5 —
желатинированный) . . . 4 4 — —
Динитротолуол 2 — — —
Тротил — 5 — —
Древесная мука 3 2 — —
Тринитроиафталии — — 5 8,5
Хлористый калий 19 — — —
» натрий — 14 — —
„ аммоний *. . . . -— 25 — —
Кислородный баланс (%) Вычисленная температура взрыва 4-8,7 +12,2 4-1,0 (с учетом NH4C1) 4-15,0 1465° « 4-9,8 1875°
III. Опытный штрек для испытаний, на антигризутность 365
2. Группа нитроглицериновых взрывчатых веществ,
желатинированных и полужелатинироваиных
Для пустой породы Гризутииы 1 Американ- ский аммиач- носели- тренный динамит (%)
ветте р- иобелит (%) веттерба- варит А (%) пустая порода (%) угольный пласт (%)
Нитроглицерин (желатини- рованный) 30 12
Нитроглицерин -— -— 23 10 9,5
Нитрогликоль — — 6 9 —.
Аммиачная селитра .... 26,5 55 67,5 86 70
Натриевая селитра .... — — — — 10
50%-ныЙ раствор кальцие- вой селитры 3 _— —. —
Динитротолуол — 3 — — —
Уголь 1 — —-
Древесная мука (целлю- лоза) . 0,5 1 2,5 1,5 10
Коллодионный хлопок . . — 1 0,5 -—
Хлористый натрий .... 40 28 — — —
Нейтрализующие вещества (сода, известь) — — — — 0,5
Жидкая углекислота как антигризутное в от-
ношении рудничного газа и угольной пыли
взрывчатое вещество (Carbox blasting device)
Оригинальный способ взрывания, превосходящий все сделан-
ное до сих пор в отношении безопасности, применяется с 1928 г.
в каменноугольной промышленности СШАе. Жидкая угле-
кислота вводится в стальную оболочку, которая помещается
в шпур, забивается, как обыкновенный патрон, и подрывается
специальным воспламенителем; при этом углекислота преодоле-
вает сопротивление запорной шайбы, выдерживающей давление
до 700 ат.
Американский углекислотный снаряд кардокс (Cardox Shell) представляет
собою длинный стальной открытый с обоих концов баллон длиною 80,6 см,
Диаметром 7,6 см, а минимальной толщиной стенок 1,27 см. Стальной бал-
лон изготовляется из хромово-молибдеиовой стали; конец баллона, через
который вводится углекислота, закрывается навинчиваемым вентилем и
сиабжеи подводом электрического тока; другой конец закрывается смен-
ным металлическим диском с навинчиваемым разрядным капсюлем. Из трех
моделей самой простой и самой легкой является модель G весом 18 кг.
Имеющая объем зарядной камеры 1,38 л. Заряд состоит из 900—1250 г
1 Обыкновенные (замерзающие) гризутииы содержат вместо нитрогликоля
Нитроглицерин, т. е. 29 или 12% нитроглицерина.
8 Rep. of invest. 2920 (1929) и 3084 (1931), Bureau of Mines.
366 Антигризутные взрывчатые вещества
жидкой углекислоты и запала (heater element), воспламеняемого электриче-
ским путем. Теплота взрыва запала передается жидкой углекислоте, кото-
рая обращается в газообразное состояние и, развивая давление от 1000
до максимум 2800 ат, вырывается из стального цилиндра через 4 отверстия
разрядного капсюля. Нарастание давления длится 0,01 сек. и плавно до-
стигает максимума. В качестве запала применяется смесь алюминиевого
порошка, древесного угля и хлората натрия; его вес 100—160 г; эта масса
во время взрыва совершенно обезвреживается, так как она окружена вну-
три цилиндра жидкой инертной углекислотой.
Взрывное действие жидкой углекислоты подобно действию
дымного пороха, однако преимущество ее состоит в том, что
при ее применении образуется меньше потолочных трещин и
пыли. Опыты, произведенные до сих пор, дали положительные
результаты. Оболочка снаряда допускает повторное применение;
только запал и металлический диск каждый раз подлежат замене.
ГЛАВА ОДИННАДЦАТАЯ
ВЗРЫВЧАТЫЕ НИТРОСОЕДИНЕНИЯ
АРОМАТИЧЕСКОГО РЯДА
I. Исходные и промежуточные продукты
Исходные продукты для производства взрывчатых веществ
ароматического ряда добываются исключительно из каменно-
угольной смолы1. Каменноугольная смола, называемая
также газовой смолой или просто смолой, получается при кок-
совании (сухой перегонке каменного угля) и как побочный
продукт « при производстве светильного г1 аз а, являясь
смесью чрезвычайно большого числа и притом весьма ценных
соединений.
Прежде чем произвести химическое или физическое разделе-
ние смолы на составные части, ее подвергают перегонке и раз-
бивают на следующие главные фракции:
1) легкое масло (до 170°);
2) среднее или фенольное масло (170—240°);
3) тяжелое масло (240—270 );
4) антраценовое масло (270—400°).
Эта первичная разгонка на фракции производится большей
частью на самих газовых заводах. Дальнейшая переработка про-
исходит на особых установкак, где масла разгоняются на
составные части с помощью ректификационных колонн. Для про-
изводства взрывчатых веществ основное значение имеет л е г-
к о е масло, которое составляет 3—4% общего количества
смолы. Около одной трети дестиллата легкого масла составляют
бензол и толуол, причем первый составляет 0,8%, а второй —
около 1,7% общего количества смолы. До бензола, т. е. до 80°
отгоняется фракция, состоящая из большого числа низкокипя
Щих соединений, как ацетальдегид, сероуглерод и ациклические
углеводороды. После бензола (80°) отгоняется толуол
(111е), потом ксилолы (137—142°), сольвент-нафта
1 Пирогеиетическое разложение нефти дает очень большие количества
углеводородов, также являющихся исходными материалами для пригото-
вления нитросоединеиий, например тринитротолуола из нефтяного толуола..
Прим. ред.
368 Взрывчатые нитросоединения ароматического ряда
(150—200°) и наконец твердый нафталин (218°). В обеих
последних фракциях содержится также фенол (181°).
Между бензолом и толуолом, а также между толуолом и кси-
лолом перегоняются особые, так называемые промежуточ-
ные фракции, состоящие из ненитрующихся, главным обра-
зом алифатических углеводородов, которые прежде,
когда способы дестилляции были недостаточно совершенными,
загрязняли бензол и толуол.
В нижеследующей таблице дан перечень важнейших углево-
дородов легкого масла.
• Темп. кип. Темп. пл. Уд. вес
Бензол ••.... 80,4° 5,4° 0,879
Толуол (метилбеизол) Ксилолы (диметилбензолы) о-ксилол 1 110,8° 141° —95° —27° 0,870 0,863
-и-ксилол 1 технический 139° -54° 0,862
лг-ксилол j ксилол Этилбензол J Триметилбеизолы 138° 136° 4-15° —94° 0,861 0,867
1-2-3 (гемеллитол) . . 176° —15° 0,901
1-2-4 (псевдокумол) . . 168° — 0,878
1-3-5 (мезитилен) . . . Пропилбеиполы с 163° - —46° 0,860
Нормальный пропилбеизол . Изопропилбензол (кумол) . и **" Метил изопропилбензол 159’ ЖИДКОСТЬ 0,862
153° « 0,864
(цимол) 175° 0,863
Нафталин 218° 79,6° 1,145
1. Бензол СвНе. В чистом виде бензол представляет собою
бесцветную лучепреломляющую подвижную жидкость со свое-
образным «ароматическим» запахом. Темп. кип. 80,4°, темп. пл.
5,5°, уд. в. при 20° 0,879.
2. Толуол CeHs - СНз. Бесцветная, сильно лучепреломляющая
подвижная жидкость уд. в. 0,871; темп. кип. 110,8°. В отличие от
бензола толуол не затвердевает даже при самых низких зимних
температурах. Оба углеводорода нерастворимы в воде и легко
растворимы в спирте, эфире и ацетоне.
Бензол и толуол, производимые в настоящее время для тех-
нических целей, почти абсолютно чисты и перегоняются в пре-
делах 0,3—-0,5° и даже 0,2 и 0,1°. Поэтому проба на чистоту
в настоящее время значительно упростилась, между тем как
ранее приходилось количественно определять не только нени-
трующцеся углеводороды, но также и примесь тиофена и серо-
углерода.
1. Исходные и промежуточные продукты
369
И с с л ед о в аи и е
Анализ бензола и толуола производится по одной и той же схеме и
«одинаковыми средствами.
1. Запах должен быть нормальным, т. е. не должен обнаружи-
вать присутствия ненасыщенных жирных углеводородов и сернистых со-
единений.
2. Внешний вид. Жидкость должна быть бесцветной, прозрачной,
ле должна быть мутной от наличия воды и не должна содержать приме-
сей твердых веществ.'
3. Удельный вес определяется ареометром, снабженным точным
’термометром.
4. Определение степени чистоты выполняется следующим
«образом: 5 см3 исследуемого углеводорода взбалтывают с 5 см® чистой
серной кислоты в маленьком цилиндре с притертой пробкой в течение
3 мин. и после отстаивания наблюдают окраску кислоты, образующей ниж-
ний слой. В случае бензола кислота должна оставаться бесцветной
млн максимум приобретать светложелтую окраску, а в случае
толуола — окрашиваться в винножелтый цвет. Окрашенный слой
должен быть, само собой разумеется, прозрачным. При длительном стоянии
«проба темнеет, поэтому сравнительная оценка окраски должна произво-
диться вскоре после .взбалтывания. Красное илн коричневое окрашивание
указывает на недостаточную чистоту и следовательно на непригодность
бензола или толуола.
5. Температура кипения. Если предыдущие пробы дали удо-
влетворительный результат, то производят последнее, наиболее важное и
притом уже количественное испытание — определение температуры кипения.
100 см3 углеводорода перегоняются из медной колбочки в мерный цилиндр
«емкостью 100 см3 таким образом, чтобы в секунду переходило «приблизи-
тельно по 2 капли. Отсчитанные температуры приводятся потом к 0° и
760 мм давления. Ниже ® виде примера приведены температуры кипения
технического продукта, а также протокол записи некоторых других опре-
делений.
• Бензол Толуол Отсчет
Ъ = 723 мм поправка 1,5° Температура кипе- ния Пределы кипения . . Запах Внешний вид .... Удельный вес .... Степень чистоты . . Тиофеи 77,6° 79,0°— 79,0° 1 79,1° 1 79,1° 0,2° • 79,1° 79,2°— 79,2° 80,6° (0,2) не совсем чистый прозрачный 0,880 хорошая менее 1°/00 108,2° 108,9°— 109,0° I 109,1° 1 109,1° 0,4° 109,2° | 109,3°— 110,0° 110,6° (0,4) нормальный прозрачный 0,866 очень хорошая (цвет кислоты слабожелтый) следы при 1-й капле при 10 см3 „ 20 „ » 40 . » 60 . » 80 , . 90 , . «5 ,
24 Зак. 3171. — Штетбахер.
370 Взрывчатые нитросоединения ароматического ряда
Понятно, что чистота и выход нитросоединений зависят от
качества исходных углеводородов. Так, из прежнего, менее чи-
стого толуола сырой тринитротолуол постоянно .получался
с темп. пл. 71—72°, в то время как ныне при том же составе ни-
трующей смеси из более чистого толуола получается продукт
с темп. пл. 77—77,5°.
3. Ксилол С(Н4(СНз)2 представляет собою смесь трех изоме-
ров, содержащую около 60% /и-ксилола и 10—25% о- и п-ксило-
лов. В техническом ксилоле, наряду с изомерным этилбензолом
(до 10%), содержатся также небольшие количества триметил-
бензола, парафины и тиоксен. Разделение изомеров ксилола
фракционной перегонкой очень затруднительно благодаря близ-
ким температурам кипения (138,4°, 139°, 141°), однако с по-
мощью новейших ректификационных колонн кипящий при 139°
Ai-ксилол удается довольно полно отделить от ниже кипящего
п-ксилола и выше кипящего о-ксилола.
Чистый м-ксилол должен перегоняться по крайней мере в пределах 1°;
техническая смесь изомеров должна на 95% перегоняться в пределах 4,5е,
т. е. в пределах 136 и 14Г. Требования к степени чистоты в дан-
ном случае ниже, и продукт, дающий лимоииожелтое окрашивание кис-
лоты, считается вполне приемлемым.
4. Сольвентнафтой называют смесь углеводородов, перего-
няющуюся вслед за ксилолами. Температуры кипения коле-
блются в пределах 145—180° или до 200° и выше — до начала
перегонки нафталина. Главными составными частями являются
триметилбензолы, пропилбензолы и цимол. Сольвентнафта —
бесцветная незамерзающая жидкость; окраска кислоты при
испытании на степень чистоты может доходить до желто-
коричневого цвета. Средний уд. в. 0,875.
5. Нафталин CioHs образует бесцветные кристаллические ли-
сточки с пронизывающим запахом, нерастворим в воде, легко,
растворим в спирте, эфире и бензоле, плавится при 79,6° и кипит
при 217—218°. Неочищенный нафталин обычно содержит в каче-
стве примесей фенол и хинолиновые основания, которые обна-
руживаются по запаху.
Продажный нафталин является почти химически чистым
продуктом. Он должен быть совершенно белого цвета, улету-
чиваться без остатка, плавиться не ниже 79° и перегоняться
почти в пределах 1°. От действия воздуха и света нафталин
не должен желтеть и при растворении в чистой концентрирован-
ной серной кислоте должен сообщать раствору только слабое
розово-красное окрашивание.
6. Фенол (карболовая кислота) CeHsOH получается или син-
тетически из бензола (щелочной плавкой бензолсульфокислоты),
или выщелачиванием фракций легкого масла. Продажный фенол
образует более или менее окрашенные в розовый цвет призмы
с темп. пл. 36—40° и кипит при 183—186° (температура кипения
чистого продукта 181°).
II. Нитропроизводные бензола и его гомологов
371
Наиболее чистым является синтетический фенол, плавящийся
при 40,6°; фенол, идущий для изготовления пикриновой кислоты,
должен плавиться не ниже 36°. Небольшие примеси крезолов
понижают температуру плавления и повышают растворимость;
особенно сильно влияет на температуру плавления наличие воды.
7. Анизол CeHsOCHs, метиловый эфир фенола — приятно
пахнущая жидкость с темп. кип. 154°. Получается из фенола и
метилового спирта с окисью тория в качестве катализатора.
Уд. в. 1,00.
8. Крезол СвНЮН - СНз является смесью трех изомеров; про-
зрачная, как вода, жидкость, кипящая при 190—210°, получаемая
наряду с фенолом при выщелачивании легкого масла. Темпе-
ратуры кипения о-, м- и п-крезолов 190, 201 и 200°.
9. Анилин CcHsNHa, или фениламин, представляет собою бес-
цветную, сильно лучепреломляющую жидкость уд. в. 1,022
с темп. кип. 184,2°.
10. Диметиланилин CeHsN(CH3)2 получается метилированием
анилина метиловым спиртом в автоклавах; кипит при 193° и дол-
жен перегоняться в пределах 1—1!4С. Для получения тетрила
применим только продукт высокой степени чистоты; впрочем
небольшая примесь монометиланилина (темп. кип. 194) не
является вредной в этом случае и даже повышает выход.
IL Нитропроизводные бензола и его гомологов
I. Нитробензол
Раньше бензол нитровали в аппаратах, снабженных простыми
рычажными мешалками, делавшими всего 40—60 об/мин, вслед-
ствие чего’процесс длился очень долго; кроме того в результате
плохого перемешивания получался неоднородный продукт. Позд-
нее стали применять усовершенствованные быстровращающиеся
пропеллерные мешалки, делающие до 400 оборотов. Такие аппа-
раты с интенсивным внутренним охлаждением1 по большей
части используются и ныне не только для получения нитробен-
зола, но также и для получения жидких нитросоединений во-
обще; неоднократно предлагавшиеся разнообразные полунепре-
рывные или непрерывные способы до сих пор еще нигде
не используются в большом масштабе. Чрезвычайно удивительно,
что для процесса нитрования ароматических углеводородов,
сравнительно куда менее опасного, не найдено еще изящного
способа автоматического нитрования, подобного применяемому
при получении нитроглицерина.
При нитровании бензола нитрующую смесь приливают к бензолу (при
нитровании толуола углеводород приливается к нитрующей смеси). Это
Делается отчасти для того, чтобы умерить довольно бурную реакцию,
1 Ср. U11 шапп, Encycl., т. II, 271.
24-
372 Взрывчатые нитросоединения ароматического ряда
а также чтобы избежать образования дииитробеизола, поскольку нитро-
вание ведется до моиоиитробеизола. Во избежание образования дииитро-
бензола бензол берется кроме того в неб'олыпом избытке: 100 кг бензола
на 300 кг нитрующей смеси, состоящей из 120 кг азотной кислоты уд. в. 1,40
и 180 кг серной кислоты уд. в. 1,84. Кислотная смесь приливается тонкой
струей; при этом температура охлаждением поддерживается при 25—30°,
а под конец охлаждение выключают и дают температуре подняться до 50°.
По окончании нитрования загрузка передавливается в резервуар, где смесь
разделяется на 2 слоя —• верхний слой нитробензола и иижннй — отрабо-
танной кислоты, которую спускают. Затем к нитробензолу прибавляют
раствор соды или слабый раствор едкого натра и промывают до совер-
шенно нейтральной реакции, после чего освобождают от оставшегося
бензола перегонкой с паром и в заключение ректифицируют перегонкой.
Из 100 ч. бензола получаются 154 ч. нитробензола вместо 157,6 ч. по теории.
На заводе Aktiengesellschaft fur Anilinfabrikation <в Руммельс-
бурге, близ Берлина, бензол нитруют в трех аппаратах емкостью
по 6000 д каждый. К 1600 кг бензола в течение примерно 2 час.
приливают нитрующую смесь, состоящую из 1900 кг азотной и
2700 кг серной кислот; прибавление смеси регулируют таким
образом, чтобы температура не превышала 50°, а под конец
поддерживают некоторое время температуру 50°. Нитробензол
отделяется и промывается в смежном помещении.
26 февраля 1914 г. на этом заводе произошел взрыв, при котором
было убито 11 чел. и 14 чел. более или менее тяжело ранено. Очень ве-
роятно, что аппаратчик, не пустив в ход мешалку и охлаждение, открыл
кран кислотной смеси; последняя собралась под бензолом на дне аппарата
и потом, когда мешалка была приведена в движение, в реакцию с кисло-
той сразу вступило большое количество бензола. Вследствие выделения
большого количества тепла бензол и азотная кислота могли лритти в со-
стояние кипения, с образованием большого количества окислов азота; труба
диаметром 24 см, предназначенная для удаления их вместе с парами бен-
зола, оказалась недостаточной, и в результате сильное давление внутри
аппарата сорвало тяжелую крышку. Искры от падения железной крышки
вероятно оказалось достаточно для того, чтобы вызвать ужасный взрыв
смеси бензола, нитробензола, воздуха и окислов азота.
Свойства нитробензола. Современный технически
чистый продукт кипит при 209°, обладает уд. в. 1,21 при 15° и
плавится около 4°; нитробензол бесцветен или окрашен в слабо-
желтый цвет, но часто бывает и темного цвета, обладает запа-
хом горьких миндалей, жгучим вкусом и как в жидком состоя-
нии, так и в виде паров очень ядовит. В воде растворим очень
мало; напротив, легко растворим в эфире, спирте, бензоле и
крепкой азотной кислоте, способен растворять нитроклетчатку,
образуя желатинообразную массу.
Нитробензол в жидком виде совершенно не обладает взрыв-
чатыми свойствами, но в парообразном состоянии в сильно на-
гретом сосуде под давлением способен разлагаться с невероят-
ной силой. Для полного сгорания в нем нехватает не менее
163% кислорода. Как составная часть взрывчатых веществ он
заменен в настоящее время неядовитым нитротолуолом; следо-
вательно он имеет значение только как исходный продукт для
«военного» динитробензола.
II. Нитропрсизводные бензола и его гомологов
373
2. Динитробензол
При нитровании нитробензола, а также при обработке бен-
зола более крепкой нитрующей смесью и при повышенной тем-
пературе получается динитробензол (в виде смеси трех его изо-
меров).
Например 400 кг бензола нитруют непосредственно до динитробеизола
2400 кг смеси, состоящей из 2 ч. азотной кислоты уд. в. 1,45 и 3 ч. серной
кислоты уд. в. 1,84, или же сырой нитробензол, полученный из 400 кг бен-
зола, тут же подвергают дальнейшему нитрованию, приливая в течение
2 час. кислотную смесь, составленную из 1350 кг серной кислоты уд. в. 1,84
и 450 кг азотной кислоты уд. в. 1,49 (рис. 161); температуре дают быстро
подняться до 115° и на этом уровне поддерживают ее щ течение послед-
него получаса. Реакция считается оконченной, если взятая через 3 часа
проба затвердевает. Если нитрование бензола производят в две операции,
то отработанную кислоту от -второй операции (получения динитробеизола)
освежают н после добавления необходимого количества азотной кислоты
применяют для приготовления нитробензола. Динитробеизол в расплавлен-
ном состоянии отделяется от отработанной кислоты и должен быть под-
вергнут многократной и весьма тщательной промывке горячей водой,
так как кислота удаляется из него труднее, чем из тринитротолуола. Боль-
шие затруднения представляют довольно значительная ядовитость дииитро-
беизола, что является особенно опасным вследствие летучести этого со-
единения с водяным паром. После промывки (до нейтральной реакции)
гранулированная масса центрофугируется и высушивается; после такой
обработки продукт без дальнейшей перекристаллизации является пригод-
ным для снаряжения снарядов. Большинство указанных операций будет
описано подробнее при ди- и тринитротолуоле.
Затвердевший динитробензол представляет собой красивую
светложелтую твердую, волокнисто-кристаллическую массу, кото-
рая плавится около 80—81° и на 91—94% состоит из ти-изомера
(темп. пл. 89,7е). Растворимость в горячей воде незначительна;
продукт может быть перекристаллизован из спирта или бен-
зола.
В свое время динитробензол находил обширное приме-
нение во взрывной технике. Новым является его исполь-
зование для снаряжения снарядов. Полую форму напол-
няют расплавленным взрывчатым веществом и образую-
щуюся при застывании динитробензола воронку заливают
тринитротолуолом. Таким образом получают сильный дето-
натор, который надежно взрывает динитробензол. Применять
смесь динитробензола и тринитротолуола вследствие низ-
кой точки плавления не представляется возможным.
Динитробензол является крайне нечувствительным взрывча-
тым веществом, детонирующим только в прочной оболочке и от
сильного детонатора. Ранее динитробензол являлся главной со-
ставной частью многих важнейших хлоратных и аммиачносе-
литренных взрывчатых веществ.
Динитрохлорбензол (1-хлор-2,4-динитро бензол) пред-
ставляет собою вещество светложелтого цвета, нерастворим
374 Взрывчатые нитросоединения ароматического ряда
Рис. 161. Нитратор периодического действия для ннзкоплавких
ннтропроизводных:
/—охлаждающая вода; 2—пар; з—нитропродукт; -/—смотровое стекло; 5~вытяжная
труба (керамика); 6—кислота; 7—сжатый воздух; S-труба для подвода моно-или
динитро продукта; 9—толуол; 10—смотровое стекло для наблюдения за поступле-
нием углеводорода; П—-термометр; 12—крышка люка с предохранителем (на случай
повышения давления); 13—отбор проб; 14—напорная труба; 15— пропеллерная
мешалка; /6—сток холодной воды; /7—к конденсационному горшку; 18—цемент-
ный пол; 19—стойки.
II. Нитропроизводняе бензола и его гомологов
375
в воде, очень ядовит, плавится около 50°, удельный вес его
равен 1,70. Прежде применялся для изготовления робуритов, во
время же войны приготовлялся как промежуточный продукт для
получения пикриновой кислоты и гексанитродифениламина.
3. Тринитробензол
Нитрование бензола до тринитробензола протекает значи-
тельно труднее, чем нитрование ближайшего гомолога бензола —
толуола, наличие метильной группы в котором облегчает нитро-
вание. Даже наиболее концентрированные кислоты не превра-
щают динитробензол полностью в тринитробензол; хорошие
выходы могут быть получены только при работе под давлением,
что делает процесс нитрования столь же затруднительным, как
' и опасным. Поэтому предпочитают получить тринитробензол
окислением тринитротолуола в крепкой серной кислоте, хромовой
кислотой в тринитробензойную кислоту, с последующим превра-
щением ее в тринитробензол простым нагреванием.
Все три теоретически возможных изомера тринитробензола
.получены. Раньше всего в 1894 г. Лобри де-Брюйном
-был получен 1, 3, 4-‘тринитробензол, плавящийся при 57,5°. Тре-
тий, рядовой 1, 2,3-тринитробензол был получен впервые
в 1914 г. Кернером и Контарди обходным путем через
диазосоединения. Этот изомер плавится при 127,5° и отличается
подвижностью и нестойкостью третьей нитрогруппы. Во взрыв-
ной технике имеет значение только симметричный изомер
или 1,3, 5-т р и н и тр о б е н з о л: белые листочки или иглы
с темп. пл. 122°; плавлением или прессованием его плотность
может быть доведена до 1,67. Как по энергии, так и по скорости
детонации 1, 3, 5-тринитробензол превосходит тринитротолуол.
Его чувствительность является средней между чувствительностью
пикриновой кислоты и тринитротолуола, так что тринитробензол
был бы одним из наиболее подходящих военных взрывчатых
веществ, если бы его изготовление — как показал в свое время
опыт войны — не было связано с большими затруднениями.
Хотя введение в бензольное ядро уже третьей нитрогруппы возможно
только при особо жестких условиях реакции, Борте1 в 1923 г. удалось
обходным путем, нагреванием пикрилгидроксиламина с большим количе-
ством дымящей азотной кислоты, получить 1, 2, 3, 5-тетранитробен-
з о л. Это вещество1 кристаллизуется в желтых иглах с темп. пл. 125—126°;
мри действии воды или аммиака ннтрогруппа, невидимому в положении 2,
легко замещается гидроксильной или аминогруппой.
Тринитро хлорбензо л, или пикрил хлорид
(1-хлор- 2,4,6-тринитробензол), можно получить двумя пу-
тями: в лаборатории — действием на пикриновую кислоту двой-
ного количества пятихлористого фосфора с последующей отгон-
1 Вег., 1923, 1942.
376 Взрывчатые нитросоединения ароматического ряда
кой образующейся хлорокиси фосфора, промывкой остатка
водой и перекристаллизацией последнего из спирта, ив тех-
нике — нитрованием хлорбензола с промежуточным образова-
нием 1, 2,4-хлортринитробензола Ч Последняя операция — ни-
трование — производится в присутствии избытка олеума и
при температуре 140—150° в конце процесса. Пикрилхлорид
служит исходным продуктом для приготовления гексанитродифе-
нилсульфида и гексанитродифенилсульфона; он образует бес-
цветные нерастворимые в воде иглы с темп. пл. 83° и предста-
вляет собою очень сильно взрывчатое и бризантное вещество, но
вследствие большой ядовитости (образование злокачественной
экземы) и сложности получения нашел только временное и очень
ограниченное применение.
4. Нитротолуол
Мононитротолуол приготовляется в таких же аппаратах и
таким же способом, как и нитробензол, с той лишь разницей, что
вследствие более высокой температуры кипения толуола углево-
дород можно приливать к нитрующей смеси, что для периоди-
ческого способа нитрации представляет некоторые преимущества.
В зависимости от состава нитрующей смеси и температуры нитро-
вания образуются различные количества о- и п-нитротолуолов
и очень небольшое количество м-нитротолуола. В среднем обра-
зуется около 40% жидкого о-соединения и 60% твердого л-со-
единения. Константы изомеров следующие:
Температура кипе- ния Температура плавле- ния «-Нитротолуол .«-Нитротолуол л-Нитро толуол
222° жидкость (—4°) 231° 15° 238° (твердое тело) 57°’
Технический нитротолуол подобно нитробензолу — желтая
жидкость уд. в. 1,16. Он служит исходным продуктом для полу-
чения высших нитросоединений и его применение, за исключе-
нием применения в . качестве небольших добавок в некоторые
безопасные взрывчатые вещества, имеет только второстепенное
значение.
5. Динитротолуол
Технический динитротолуол — твердая желтая масса, темпе-
ратура плавления которой сильно колеблется. В зависимости от
способа получения состав его изменяется; наряду со всеми пятью
изомерами динитротолуол всегда содержит небольшие количества
1 Герм. пат. 78309.
II. Нитропроизводные бензола и его гомологов
377
мононитротолуола и тринитротолуола. Если исходным продук-
том является толуол, то нитрование протекает по следующему
уравнению:
сн3 сн3
Z4. />о2
I I + 2HNO3 = || + 2Н2О
92,06 126,04 182,06 36,04
500 684 988 196
Практически на 500 кг толуола берут нитрующую смесь, со-
стоящую приблизительно из 2400 кг концентрированной серной
кислоты и 900 кг концентрированной азотной кислоты уд. в. 1,48
и получают почти теоретический выход — 900 кг динитротолуола
с темп. пл. 50°. В производстве тринитротолуола отработанную
кислоту третьей нитрации почти всегда освежают необходимым
количеством азотной кислоты и используют для получения ди-
нитротолуола. Так как отработанная кислота всегда содержит
в растворенном состоянии значительные количества тринитрото-
луола, то температура плавления образующегося динитропро-
дукта понижается, несмотря на то что нитрование в данном слу-
чае протекает полнее, чем нитрование свежими кислотами ука-
занного выше состава. Обыкновенно температура затвердевания
в этом случае не превышает 35°.
В зависимости от интенсивности охлаждения и перемешивания прилива-
ние толуола продолжается 4—8 час.; температуру нитрования поддержи-
вают около 50° и по окончании приливания нагревают еще в течение
% часа при 80—90°. Более длительное и сильное нагревание нецелесо-
образно, так^как после окончания приливания толуола нитрование вряд ли
продолжается. Например при продолжении нагревания при 90° в течение
21,-з час. температура затвердевания диннтротолуола повысилась в одном
случае с 33,7° только до 35,6°. По окончании нитрования содержимое
аппарата охлаждают до температуры несколько более высокой, чем тем-
пература плавления динитропродукта, и передавливают содержимое ии-
тратора с помощью сжатого воздуха в одни из освинцованных сепарато-
ров (1,2), смешивая реакционную смесь с таким количеством воды, чтобы
разбавление достигало приблизительно 16%. При этом вначале происходит
очень сильное выделение окислов азота, для отвода которых требуется
достаточно мощная вытяжная труба. После отстаивания в течение несколь-
ких часов прн температуре несколько более высокой, чем температура пла-
вления ннтропродукта, кислота отделяется от продукта, образующего-
верхний слой.
Отработанная кислота '(предназначенная для денитрации) по-
ступает затем .в освинцованные деревянные ящики, отстаивается по их на-
полнении не менее недели, и выделившийся на поверхности диннтропро-
дукт тщательно отделяется. Удельный вес отработанной кислоты 1,66-
(55е Вё), средний состав ее: 68% H2SO4, 4—5% НЬЮз, остальное—вода. Эта
разбавленная отработанная кислота все же содержит еще в растворе незна-
чительное количество ннтропродуктов, но дальнейшее разбавление (ниже
65% H2SO4) невыгодно, так как последующая переработка отработанной:
кислоты на серную кислоту становится невыгодной.
378 Взрывчатые нитросоединения ароматического ряда
Более чистый динитротолуол (темп, затвердевания 40—50е),..
выделяющийся в ящиках для отстаивания отработанной кислоты,
собирается в особом свинцовом котле, плавится и при третьей
.нитрации равномерно добавляется к основной массе динитрото-
луола. По данным Паскаля1 технический ди нитро-
.толуол представляет собою смесь пяти изомеров:
СН3
NO2
Темп. пл. 70,5
74,8%
сн3
o2n/1\no2
66°
20,7%
1, 3, 4 1, 2, 3 1, 2, 5
59° 48°
2,5% 1,10/., 0,9%
Кроме того известен еще 1, 3, 5-динитротолуол, плавящийся
>при 92°. Тринитротолуол получается только из двух первых
изомеров, составляющих вместе 95,5% получаемого динитро-
толуола.
По новейшему предложению Гофвиммера2 того же выхода ди-
нитротолуола можно достигнуть при значительно меньшей затрате нитрую-
щей смеси. Для этого необходимо только иначе проводить процесс нитро-
вания, а именно: раздельно приливать в аппарат 2000 кт моногидрата
серной кислоты и 920 кг толуола и 1350 кг 98%-ной азотной кислоты,
причем температура не должна превышать 70°. По окончании нитрования
.добавляется 480 л воды; вес выделяющегося нитропродукта составляет
1800 кт, т. е. близок к теоретическому выходу.
Технический динитротолуол представляет собою
волокнистую массу умеренной твердости и хрупкости, плавя-
щуюся в наиболее чистом состоянии около 66°, обычно же при
50°, 35° или еще ниже, в то время как главная составная часть,
/и-динитротолуол, плавится при 70,5°. Из некоторых продуктов,
особенно в теплое время года, выделяется густое масло, образую-
щее так называемый жидкий динитротолуол (Tropfol). Динитро-
толуол нерастворим в воде, легко растворим в горячем спирте,
а также в эфире и бензине. Около 300° начинает кипеть с частич-
ным разложением и сгорает, оставляя пористую массу угля.
Динитротолуол детонирует еще труднее, чем динитробензол, и
еще более нечувствителен, но его детонацию, как и детонацию
динитробензола, можно вызвать ударом и сильным детонатором.
.Динитротолуол разрывает толстые трубки из сварочного железа
на большое количество осколков.
Вследствие легкости и дешевизны приготовления динитрото-
луол является составной частью большого количества аммиачно-
селитренных и хлоратных взрывчатых веществ, но сам по себе
1 Взрывчатые вещества, пороха, боевые газы, Госхнмтехиздат, 1932.
2 Англ. пат. 360833 (1930).
II. Нитропроизводные бензола и его гомологов 379
обладает незначительной взрывчатой силой. Главная масса ди-
нитротолуола производится в качестве промежуточного про-
дукта для производства тринитротолуола и подвергается даль-
.нейшему нитрованию без какой-либо очистки.
6. Тринитротолуол (тротил, ТНТ)
Тринитротолуол можно получать нитрованием нитротолуола
в одну или несколько стадий, в зависимости от того, что является
исходным продуктом — моно- или динитротолуол. Но по про-
изводственно-техническим и экономическим соображениям нитро-
вание никогда не проводят в одну, а всегда в несколько стадий.
Последней стадией чаще всего является нитрование динитрото-
луола; готовый тринитропродукт всплывает на поверхность кис-
лоты, отделяется, промывается водой до нейтральной реакции
и — по крайней мере для военных целей — перекристаллизовы-
вается из спирта. Такой продукт может считаться химически
чистым и длительно сохраняется не изменяясь.
Наиболее простым и употребительным, особенно для неболь-
ших производств, является нитрование толуола до динитропро-
дукта с последующим нитрованием его до тринитротолуола. Дру-
гие способы более пригодны для больших, обширных произ-
водств, которые получают дешевый мононитротолуол непрерыв-
ным способом и легко могут превратить его в тринитропродукт.
Нитрующие кислотные смеси, применяемые на различных заводах
.для получения динитротолуола, содержат около 10—22% азот-
ной кислоты, т. е. 1,5—1,8-кратный избыток, считая на толуол;
в противном случае получается плохой недонитрованный масля-
нистый продукт.
Вторая операция нитрования, т. е. превращение динитрото-
луола в тринитротолуол, производится совершенно безвод-
ной смесью азотной и серной к ис лот с содер-
жанием азотной кислоты 20—25% при соотношении азотной
кислоты и динитротолуола 1 : 4 или 1 :5. Динитропродукт начи-
нает реагировать с кислотной смесью уже при обыкновенной
температуре, и при энергичном перемешивании процесс идет
самопроизвольно, причем температура достигает 100—120° и
выше.
Нитрование динитротолуола до тринитротолуола стехиометри-
чески протекает по следующему уравнению:
сн3 * сн3
/Zno., NOZ^NO.,
I I * + HNO3 = I I ~ + H2O
\ю2 no2
182,06 63,02 227, Об' 18,02
980 - 339 1222,2 96
380 Взрывчатые нитросоединения ароматического ряда
Рис. 162. Нитратор для
получения тринитрото-
луола (для ТНТ — чугун-
ный, для ДНТ — желез-
ный).
Но на практике азотную кислоту приходится брать в значи-
тельно большем количестве. На указанные 980 кг динитротолуола
(как конечного продукта из 500 кг толуола) расходуют например
2650 кг безводной нитрующей смеси, что при содержании 24%
HNOa соответствует 1,87-кратному избытку; эта избыточная
кислота используется затем в кислотной смеси для второй нитра-
ции. Нитрующая смесь составляется из
азотной кислоты (меланж), концентриро-
ванной серной кислоты и высокопроцент-
ного олеума так, чтобы вся содержащаяся
в смеси вода находилась в связанном со-
стоянии в моногидрате H2SO4; чтобы по
возможности ослабить влияние воды, об-
разующейся при нитровании, 2650 кг ни-
трующей смеси укрепляются еще одно-
временно 1000 кг моногидрата. Про-
цесс нитрования ведется следующим,
образом: к жидкому, нагретому до 50—
60° динитропродукту быстро и непрерыв-
но приливают 1000 кг моногидрата (ни-
тратор изображен на рис. 162). При этом
не происходит никаких реакций, и если
случайно температура самопроизвольно-
не понизится до 40°, то1 быстро включают
охлаждающую рубашку. В зависимости от
размеров впускной трубы приливание кис-
лоты оканчивается за 10—15 мин. Затем
открывают кран мерника и сразу приба-
вляют 2650 кг нитрующей смеси. Охла-
ждение оставляют выключенным. ’ Продол-
жительность приливания смеси — 15—
20 мин., температура содержимого нитра-
тора снижается под конец до 30° или еще
ниже. После этого начинается реакция
образования тринитротолуола, сопрово-
ждаемая в начале медленным, а затем бо-
лее быстрым повышением температуры,,
так что за ходом - реакции необходимо
внимательно наблюдать. Если температура
повышается слишком быстро, необходимо
тотчас же включить охлаждение, если же, наоборот, температура
повышается слишком медленно, то ее можно поднять, но не
сразу, а постепенно, не более чем на 5—10° в один прием.
Наибольшая опасность скачкообразного повышения температурь»
имеется конечно вначале, когда еще не вся- теплота реакции нитрования
равномерно распределилась. Случалось, что реакционная смесь в течение-
1 мин. разогревалась от 60 до 110° и даже до 140°, так что слишком за-
поздалое включение охлаждения не могло остановить повышения темпе-
ратуры. В одном особенно неприятном случае температура повысилась
II. Нитропроизводные бензола и его гомологов
381
и течение 30 сек. от 60 до 140° и выше. Произошла бурная реакция: ни-
•грозньге газы, выделявшиеся в огромном количестве и имевшие выход че-
рез широкую вытяжную трубу, в силу возросшего давления выбили смо-
тровые стекла, быстро заполнили нитрационную мастерскую и пошли из
абсорбционной башни обратно. Затем из разбитого смотрового стекла
дважды вырвалось короткое пламя. Если бы внутреннее давление было не-
сколько больше и ие выравнялось так быстро при помощи вытяжной трубы,
то внутри аппарата оно прогрессивно в течение нескольких секунд воз-
росло бы до величины взрывчатого разложения. На случай по-
добных происшествий _ на крышке широкого лаза необходимо иметь пре-
дохранительное приспособление, которое позволило бы крышке подняться
•от толчка в результате повышения давления в аппарате (ср. например упру-
гую пружину на крышке лаза аппарата, изображенного на рис. 204). Это
исключительное происшествие вероятно может быть объяснено тем, что
нитрование на диннтропродукт прошло не до конца и что при смешении
< концентрированной нитрующей смесью сразу началось образование ди-
нитропродукта, что наряду с одновременно происходившей трннитрацней
привело к очень бурному течению процесса. Между тем продукт имел
нормальный цвет н обычную температуру затвердевания.
Не менее опасный случай имел место между прочим н при обычно спо-
.койио протекающей дннитрацни. Температура также поднялась до 150°
(может быть, н выше: термометр был всего на 150°), содержимое аппарата
вспенилось и через разбитый смотровый фонарь вытяжной трубы было вы-
брошено из аппарата в рабочее помещение. Продукт почернел, частично
обуглился, и загрузка была испорчена. Такое исключительное течение про-
цесса может быть объяснено тем, что нитрующая смесь (вследствие ошибки
при ее составлении) была слишком слабой, чтобы тотчас же пронитровать
поступающий толуол, и только после того, как весь толуол был прибавлен,
при некоторой температуре вся масса вступила в реакцию одновременно,
©ти два примера показывают, какое тщательное наблюдение необходимо
даже за простейшими процессами, чтобы исключить возможность неприят-
ных случайностей.
Процесс нитрования продолжается 2—2^ часа, после чего не-
обходимо повысить температуру на некоторое время до 100—
110°. Прежде чем опорожнить аппарат, необходимо взять пробу
продукта и, определить температуру его затвердевания. Затем все
отверстия аппарата герметически закрываются, и содержимое,
составляющее около 4600 кг, с помощью сжатого воздуха пере-
давливается в сепаратор. Второй сепаратор служит запасным
хранилищем для отработанной кислоты тринитрации.
Тринитрация протекает менее гладко и совершенно, чем ди-
нитрация. Это особенно обнаруживается по сильному выделению
нитрозных газов, которые удаляются из аппарата через вытяж-
ную трубу. Процесс тринитрации сопровождается побочным
процессом окисления. Начиная с температуры 75°, как
правило, образуются закись азота и азот, двуокись и окись
углерода1, между тем как при нитровании мононитротолуола
до динитротолуола никаких потерь азотной кислоты не происхо-
дит. Повышение температуры, продолжительность процесса и
особенно повышение давления ведут к образованию т р и н и т-
робензойной кислоты, а затем и тетранитроме-
1 О газообразовании при приготовлении тринитротолуола см. Z. f. Schiess-
u. Sprw., 1932, 218.
382 Взрывчатые нитросоединения ароматического ряда
тана с полным разрушением бензольного ядра. В подобных
производствах всегда имеется своеобразный запах тетранитроме-
тана, сходный с запахом азотистой кислоты. По данным.
Ф о й г т а в присутствии нитратов окисление может итти на-
столько далеко, что после введения второй нитрогруппы нитро-
вание останавливается и вместо дальнейшего нитрования про-
исходит образование нитробензойных кислот. Хотя
образование тринитробензойной кислоты в условиях тринитрации
толуола не могло быть доказано, однако очень возможно, что
именно побочные продукты об-
условливают красноватое окра-
шивание сырого тринитрото-
луола и повышенную чувстви-
Рис. 163. Сепаратор непрерывного
действия (для ТНТ —железный, го-
могенно освинцованный изнутри,
емкостью 1,5 jw3).
но до тринитротолуола, го
следующим образом.
тельность к удару. Этими по-
бочными явлениями объясняет-
ся то, что выход вместо воз-
можных 1222 кг достигает всего
приблизительно 1060 кг сыро-
го тринитропродукта. Довольно-
большое сходство с приведен-
ным процессом 'производства
имеет способ, предложенный
Томасом, по которому 1000 кг
расплавленного динитротолуола
приливаются при 80° и переме-
шивании к кислотной смеси,
составленной из 2665 кг, 20% -
ного олеума и 704 кг авотной
кислоты уд. в. 1,5. При темпера-
туре, не превышающей 95°, по-
лучается 1100 кг тринитро-
толуола, имеющего темп. пл.
77—79° Т
Если требуется нитровать
мононитротолуол непосредствен-
но Лацгеншейдту поступают
500 кг о-н итротолуола растворяют в 1400 кг моногидрата
(100%-ной серной кислоты) и подогревают до 60—70°. Потом приливают
тонкой, но непрерывной струей кислотную смесь, состоящую из 700 кг мо-
ногидрата и 700 кг азотной кислоты 48° Вё (примерно 1,4-кратный избы-
ток). Вначале реакция протекает очень энергично и требует сильного охла-
ждения. Последующее падение температуры указывает на то, что о-нитро-
толуол превратился в динитропродукт; когда нитрующая смесь
будет прибавлена, медленно подогревают до начала новой реакции — ни-
трования диннтротолуола до тринитротолуола. Выделение тепла в даль-
нейшем протекает не так сильно, как прн первой реакции. Без охлажде-
Ам. пат. 1814980 (1.127).
II. Нитропроизводные бензола и его гомологов
383'
ния температура самопроизвольно (повышается до 120—130°, н на этом
уровне ее целесообразно поддерживать с помощью подогрева паром еще-
в течение 1 часа. Затем охлаждают до 100° (?) и для полноты выделения
трннитропродукта прибавляют 200 л воды (!). Такой способ выделения;
тринитротолуола по мнению автора книги вследствие взрывообразного
выделения тепла, паров и газов является невыполнимым.
В другом, также употребительном способе производства исхо-
дят из «жидкого динитротолуола» — продукта, выделяемого
в виде жидкого масла при получении чистого о-, п-динитрото-
луола из сырого динитротолуола, полученного нитрованием
моно,нитротолуола. Это масло, содержащее, наряду с динитро-
Рис. 164. Нитраторы Акц. О-ва Bofors Nobelkrut.
толуолами, еще оба моно- и немного динитропродукта, прибли-
зительно соответствует 1У>-кратной степени нитрования.
До войны особый способ производства употреблялся в Ита-
лии. Вследствие высоких налогов на спирт не приходилось и
думать о перекристаллизации сырого тринитротолуола из этого
растворителя, вследствие чего по необходимости приходилось
брать в качестве исходного продукта возможно более чистый
динитротолуол, из которого после нитрования при простой про-
мывке без какой-либо очистки получался годный продукт, имев-
ший темп. пл. 80°.
Проблема автоматического непрерывного нитрования толуола
До тринитротолуола еще не разрешена удовлетворительным обра-
зом; по крайней мере все крупные заводы взрывчатых веществ
До сих шор еще работают на аппаратах периодического действия-
.384 Взрывчатые нитросоединения ароматического ряда
Промывка кислого тринитротолуола
После приблизительно 2-часового отстаивания загрузки в се-
параторе при 80—90° отработанная кислота отделяется от пла-
®>ис. 165. Гомогенно освинцованный аппарат
для промывки низкоплавких нитропродуктов
горячей водой:
1—подвод горячей воды из резервуара; 2—тринитрото-
луол; з—термометр; -/—пар—сжатый воздух; 5—вытяж-
ная труба; 6—крышка люка; 7—вода; 8—труба для горя-
чей воды; 9— гильза термометра; /0—тринитротолуол;
77—свинцовый змеевик; 12— впуск пара; 13—сток кон-
денсата; 14— спускной кран с обогревом; 15—платформа.
вающего поверх нее три-
нитротолуола. Отрабо-
танная кислота, содержа-
щая в растворенном со-
стоянии приблизительно
% общего количества
тринитротолуола, пред-
ставляет собою желтую
густую жидкость, кото-
рая ниже 70° затвердевает
и поэтому может пере-
давливаться только по
предварительно нагретым
трубам и по возможно-
сти через обогреваемые
краны. Закупоривание
кислотного трубопрово-
да— явление чрезвычай-
но неприятное, и пред-
отвращение его — основ-
ное условие для беспере-
бойного хода производ-
ства тринитротолуола.
Отработанная кис-
лота сливается в мон-
тежю и из него) переда-
вливается в аппараты для
второй нитрации, и пос-
ле освежения 650 кг
концентрированной азот-
ной кислоты (46—47° Вё)
ею можно пронитровать
500 кг толуола. Под
спускным краном сепара-
тора в трубу вставляется
цилиндрическое смотро-
вое стекло, которое по-
зволяет наблюдать мо-
мент появления тринитротолуола в трубе и своевременно
прерывать спуск кислоты. Этот момент определяется очень
легко, так как кислота бывает всегда зеленовато-желтого цвета,
непрозрачная и мутная; нитропродукт, напротив, темного
желтоватого цвета и прозрачен. Тротил в среднем в количестве
И. Нитропроизводные бензола и его гомологов 385
1060 кг (в установившемся производстве продукт, растворенный
в отработанной кислоте, получаемой при тринитрации, в первой
нитрации вновь вступает в оборот) поступает в промывной аппа-
рат (рис. 165), который наполняется приблизительно 2500 л воды,
нагретой до 75—80°. Непосредственно после этого производится
перемешивание острым паром, для чего через имеющийся на дне
промывного аппарата спиралеобразный свинцовый змеевик
с большим количеством отверстий в течение 2—3 мин.
пропускают пар так, что жидкий тринитропродукт эмуль-
гируется в воде. Температура промывной воды при этом
повышается на 5—10°, и выделяется большое количество
белых раздражающих глаза паров тетранитрометана,
которые следует тщательно отводить вытяжной вентиля-
цией. По прошествии % часа промытой продукт отстаи-
вается и сливается в расположенный ниже второй промыв-
ной аппарат, в который налито такое же количество воды, нагре-
той до 80°. Этот аппарат снабжен подобными же приспособле-
ниями, так же тщательно освинцован и посредством широкой
вытяжной трубы связан с керамиковым центробежным насосом.
Наиболее пригодным является гомогенное освинцование,
т. е. такое, при котором слой свинца посредством слоя олова
припаян непосредственно к чугуну. Эти аппараты нагреваются
значительно быстрее и при небольших неплотностях в свинцовой
рубашке деформируются и приходят в негодность не так быстро,
как при обычном свинцевании. Удобны, даже необходимы для
беспрепятственного спуска легко застывающего сырого три-
нитропродукта обогреваемые краны из типографского сплава.
Вторичное перемешивание 2—2%-атмосферным паром длится
2—3 мин., и после отстаивания эту операцию повторяют
в третьем^ расположенном ниже промывном аппарате такой же
конструкции и величины. После такой обработки тринитротолуол
совершенно не содержит кислоты и после отстаивания в течение
% часа может быть слит в керамиковый противень. Горячая
слабокислая вода' из нижних аппаратов сливается в монтежю и
передавливается из него в аппарат, расположенный наверху, где
используется для первой промывки. Свежая вода наливается
только в оба нижних аппарата, соединенных с мерником
емкостью приблизительно 6000 л, который расположен выше аппа-
ратов и в котором вода может быть быстро нагрета острым
паром до необходимой температуры. Перед выгрузкой тринитро-
толуола необходимо произвести испытание образчика его на
нейтральность. Отбирают несколько килограммов тротила,
50—100 г из отобранной пробы нагревают с равным количеством
воды, затем дают пробе охладиться, раствор фильтруют, и если
этот раствор с дифениламином в присутствии серной кислоты
дает не более чем слабосинее окрашивание, то продукт при-
знается хорошим и может быть выгружен. Температура затвер-
девания вполне сухого продукта колеблется между 76 и 77,5°.
25 Зак. 3171.—Штетбахер.
386 Взрывчатые нитросоединения ароматического ряда
Сырой тринитропродукт после промывки в освинцованном
аппарате имеет вид прозрачной маслообразной жидкости от тем-
нокрасного до коричневого цвета, которая при затвердевании
становится более светлой. Вследствие летучести тринитротолуола
при этой температуре и раздражающего глаза действия паров
тетранитрометана эта работа причисляется к наиболее неприят-
Рис. 166. Промывной аппарат для тринитрото-
луола из кислотоупорной стали (Bofors).
ным из всего цикла производства тринитротолуола; эта работа
не столько вредна и опасна для здоровья, сколько тягостна.
По истечении 6—8 час. сырой тринитротолуол затвердевает на
противнях в виде блоков по 30—40 кг, внутри которых обра-
зуются большие пустоты с прекрасными образованиями (дру-
зами) кристаллов и включением паров тетранитрометана, запах
которого сходен с запахом нитрозных газов, вследствие чего
продукт часто ошибочно принимают за кислый и непригодный-
II. Нитропроизводные бензола и его гомологов
387
Промывку сырого тринитротолуола необходимо производить
возможно быстро и при не слишком высокой температуре. Чем
больше удалено кислоты и чем больше реакция промывных вод
приближается к нейтральной, тем быстрее темнеет окраска пер-
воначально желтого продукта. Если готовый промытый сырой
тринитротолуол обрабатывать дальше в освинцованном промыв-
ном аппарате, то при каждом впуске пара он темнеет все больше,
становится коричневым, темнокоричневым и наконец черным.
Одновременно замечено, что кислота не отмывается полностью,
как бы длительно ни производилась промывка, и всякий раз
обнаруживается наличие следов кислоты, которые с дифенилами-
ном дают слабое синее окрашивание. Если исследовать промыв-
ные воды, то также обнаруживается кислотность. К о п и с а-
р о в у удалось показать, что расплавленный тринитротолуол
в кипящей воде несколько гидролизуется с расщеплением на азо-
тистую кислоту и производные фенола (динитрокрезол), кото-
рые способны реагировать со свинцом промывного аппарата,
образуя темнокоричневые тяжелые свинцовые соединения, в част-
ности динитрокрезилат свинца, собирающиеся на дне промывного
аппарата и примешивающиеся к сырому тринитротолуолу. От
времени до времени эти соединения из промывного аппарата не-
обходимо удалять, иначе они переходят на фильтр и загрязняют
его. Вследствие этого все больше и больше появляется стремле-
ние заменить освинцованные промывные аппараты аппара-
тами из стали марки V2A, так как в этом случае не при-
ходится опасаться ни изменения окраски, ни образования
солей.
Готовый, промытый до нейтральной реакции сырой три-
нитротолуол для промышленного применения по большей ча-
сти тотчас же гранулируется, т. е. превращается в зерна
округлой1 формы путем медленного приливания расплавлен-
ного тринитротолуола из горячего промывного аппарата
в большое количество холодной воды, находящейся в сильном
движении.
Тяжелым бременем для производства тринитротолуола
являются красно-коричневые кислые промывные воды, которые
ежедневно собираются в большом количестве. Эти горячие про-
мывные воды содержат немного тринитротолуола, который по
охлаждении и разбавлении выделяется в виде чрезвычайно тон-
кого и рыхлого шламма. Из-за ядовитости и опасности закупо-
ривания трубопроводов промывную воду не следует сразу спу-
скать в сток; ее нужно пропустить сначала через ряд чанов для
охлаждения и разбавления, чтобы здесь, а затем в ящиках для
отстаивания из нее могла высадиться большая часть тринитро-
толуола. Тротиловый шламм периодически извлекается из чанов
и ящиков для отстаивания промывных вод, переплавляется и
применяется для приготовления аммиачноселитренных взрывча-
тых веществ.
25*
388 Взрывчатые нитросоединения ароматического ряда
Очистка
По данным Паскаля сырой тринитротолуол состоит из
следующих изомеров:
а- или 1, 2, 4, 6-тринитротолуол 95,5%, темп. ил. 80,6°
1, 3, 4. 6- „ 2.9%
1. 2. 3, 4- „ 1,3%
1. 2, 3, 6- „ 0,3%
Из них только симметричный тринитротолуол собственно счи-
тается стойким взрывчатым веществом, остальные изомеры сле-
дует возможно полнее удалить. Во время войны в странах Ан-
танты это удаление осуществлялось обработкой 3—5%-ным рас-
твором сульфитаг, с помощью которого удаляются асимметрич-
ные тринитротолуолы, тетранитрометан и постоянные спутники —
продукты окисления; симметричное же a-соединение, а также
динитротолуолы, динитробензол и тринитро-льксилол остаются
неизмененными. Этим способом из сырого тринитротолуола,
имеющего температуру затвердевания 78°, можно легко полу-
чить продукт с температурой затвердевания 80,5°.
Однако более совершенная очистка производится по способу,
применявшемуся еще раньше, а именно перекристалли-
зацией из спирта. Неочищенный продукт не удовлетворяет
современным военным требованиям в отношении температуры
затвердевания, равной 80,5—80,6°. Растворение и кристаллизация
сырого тринитротолуола производятся в высоких, по крайней
мере трехэтажных зданиях, которые расположены несколько
в стороне от других установок. Практика показала, что в про-
изводстве тринитротолуола несчастные случаи происходят по
большей части в здании кристаллизации. При этом опасность
представляет не взрывчатое вещество, а спирт; в отделении кри-
сталлизаторов, в частности на центрофугах, для смеси спирта
с воздухом достаточно небольшой искры, чтобы вызвать пожар,
который трудно потушить.
Кристаллизация производится в аппаратах, расположенных друг над
другом по вертикали. На самом верху находятся два эмалированных р е-
зервуара для растворения емкостью 3000 л каждый, рядом рас-
положен резервуар емкостью около 6000 л, из которого можно спускать
Требующееся количество растворителя, наблюдая за мерным стеклом с де-
лениями. Так как спирт способен растворять тринитротолуол в количестве,
равном всего лишь около ’/я своего веса, то наиболее пригодной оказалась
смесь 92 ч. 95%-ного спирта и 8 ч. бензола, которая, будучи на-
грета до кипения, растворяет тринитротолуол до */з своего веса. Резер-
вуары для растворения подобно кристаллизаторам (рис. 167) имеют широ-
кие и плоские диища и снабжаются медленно вращающимися мешалками
с оставлением между последними и стенками и днищем лишь небольших
пространств. Над этими резервуарами устанавливается обратный холодиль-
М urao u г, Bull. Chim. de Fran fe, 1924, 367—370.
II. Нитропроизводные бензола и его гомологов 389
иик высотой 2—3 м, в котором конденсируется испаряющийся раствори-
тель. Тринитротолуол измельчается деревянными молотками на деревянном
помосте н в кусках величиною с кулак загружается в резервуар для рас-
творения; иа 500 кг тринитротолуола требуется 2500—2600 л спирта. При
медленном подогревании растворителя до кипения (78°) происходит рас-
творение; по истечении 1—iVz час., содержимое сливается на фильтр,
соединенный с кристаллизатором и включенный в вакуум-лииию. Чтобы
избежать кристаллизации почти насыщенного раствора во время фильтрова-
ния и слива в кристаллизатор, все трубопроводы, фильтры и сливной кран
Рис. 167. Кристаллизаторы- для тринитротолуола из обыкновенного
чугуна (иа одном из заводов Westfalisch-Anhaltische Sprengstoff A.-G.,
Берлин).
обогреваются паром. Через —3Л часа в зависимости от продолжительно-
сти службы фильтровального сукна раствор собирается в кристаллизато-
рах, где кристаллизация тринитротолуола ускоряется при помощи охла-
ждающей рубашки и мешалки. Эти аппараты имеют несколько конические
циища и так же, как и мешалки, покрыты эмалью.
За 6—8 час. выделение тринитротолуола заканчивается; при
этом целесообразно прерывать кристаллизацию уже при 25°, так
как ниже 30° кривая растворимости становится очень плоской и
увеличение выхода при все более замедляющемся охлаждении не
может итти ни в какое сравнение с соответствующей потерей
времени. (Как редкий случай следует указать, что на одном
испанском заводе до войны позволяли себе роскошь охлаждать
кристаллизаторы с помощью холодильных машин до
390 Взрывчатые нитросоединения ароматического ряда
—8 и —10°; точно так же там считали необходимым промытый
до нейтральной реакции сырой тринитротолуол обрабатывать
в стабилизаторах с ацетоном и содой, причем никакого
улучшения стойкости продукта не происходило, но зато имело
место потемнение и осмоление его поверхности.) Кристал-
лическая масса в виде кашицы спускается на большой нуч-фильтр
Рис. 168. Кристаллизатор с железной рубашкой для нагрева-
ния паром и охлаждения водой:
/—фичьтрат; 2— термометр; 3—приспособление дли задержки жидкости;
4—вакуум; 5—вакуумметр; —6 впуск пара; 7—охлаждаю таи вода; сток
охлаждающей воды; 9— конденсационный горшок; 10—к нучу; 11— камен-
ный пол.
и в два или три приема с помощью вакуума отделяется от темно-
красного маточного раствора. Затем влажная кристаллическая
масса поступает в две расположенные рядом центрофуги и в них
промывкою небольшим количеством спирта совершенно освобо-
ждается от маточного раствора. После центрофугировання про-
дукт получается от слабожелтого до белого цвета (серовато-
белый) и содержит всего лишь 2,5% спирта, который удаляется
в сушилках при 50—60°. Для ускорения высушивания содер-
жимое сушилок перемешивается и через 6—7 час. кристаллизо-
ванный тринитротолуол содержит в среднем всего около 0,03%
влаги. Выход 400 кг чистого тринитротолуола с температурой
затвердевания 80,4—80,6е, или 80% от взятого для кристаллиза-
II. Нитропроизводные бензола и его гомологов
391
ции сырого тринитротолуола, что на исходный толуол составляет
приблизительно 1,7.
Кроме общепринятого способа перекристаллизации из спирта
необходимо указать еще на перекристаллизацию из толуола
или из о-н итротолуола, причем при пользовании последним
в той же самой аппаратуре можно перекристаллизовывать коли-
чества в 4—5 раз большие с затратой меньшего количества вре-
мени и с более высоким выходом конечного продукта.
2000 кг сьфого тринитротолуола нагреваются до 80° с 7000 кг о-нитро-
толуола, в результате чего получается сильно пересыщенный раствор, ко-
торый фильтруется и охлаждается в кристаллизаторе; чтобы избежать кри-
сталлизации продуктов низших степеней нитрации, охлаждение целесо-
образно вести не ниже 16°; процесс охлаждения протекает значительно
быстрей, чем при кристаллизации из спирта. Кристаллическая масса отжи-
мается иа нуч-фильтре, затем центрофугируется и для окончательного уда-
ления нитротолуола промывается небольшим количеством холодного спирта.
При конечной температуре 16° выход кристаллизованного, очень светлого
продукта с температурой затвердевания не ниже 80° достигает 90%. Кроме
упомянутой выгоды главное достоинство этого способа заключается в том,
что продукты низших степеней нитрации остаются в растворителе, кото-
рый служит исходным продуктом для производства тринитротолуола и мо-
жет быть непосредственно подвергнут нитрованию.
Ректификация растворителя
Коричнево-красный сиропообразный маточный раствор, отде-
ляемый в здании кристаллизации, должен непрерывно подвер-
гаться регенерации, разделению на спирт и жидкий тро-
тиловый остаток (тротиловое масло). Это разделение
производилось прежде, да и теперь еще производится, в перио-
дически работающих перегонных аппаратах с колонкой, снабжен-
ной насадкой; эта система ныне устарела и все более и более
вытесняется ректификационным процессом непрерывного
действия.
Аппарат, установленный в высоком пятиэтажном здании, состоит нз
дестилляциоииой колонны, нагреваемой непосредственным впуском пара,
и из установленной на ней ректификационной колонны немного меньшего
диаметра. Обе колонны снабжены особыми колоколообразны мн
Тарелками, разделяющими их на ряд камер. Жидкость, подвергаемая рек-
тификации, в данном случае спиртовой маточник от кристалли-
зации тринитротолуола, непрерывно вводится в переходную
часть, находящуюся между колоннами. Растворитель — этиловый спирт —
испаряется и поступает в верхнюю ректификационную колонну, в то время
как остающаяся богатая водой жидкость поступает в дестилляциониую ко-
лонну и выходит из нижней части ее совершенно освобожденной от спирта.
В верхней части ректификационной колонны имеется труба, по которой
пары отгоняемой жидкости поступают в конденсатор, к которому присо-
единяется второй маленький конденсатор (воздушный холодильник). В кон-
денсаторе пары конденсируются, и дестиллат частично обратно стекает
в ректификационную колонну, а частично отбирается из конденсатора и
отводится через холодильник, снабженный двумя змеевиками, таким обра-
зом, что продукт, стекающий из первого конденсатора, можно собирать
отдельно от конденсата из воздушного холодильника (конденсат из воз-
душного холодильника часто содержит легколетучие примеси). Освобо-
392 Взрывчатые нитросоединения ароматического ряда
ждеииая от спирта жидкость, вытекающая из нижней части колонны, по-
ступает в сепаратор, в котором (производится отделение нитропродуктов,
содержащихся в исходной смеси. Горячая остаточная жидкость обычно
отводится через теплообменник, где происходит отдача части содержаще-
гося в ней тепла жидкости, поступающей иа дестилляцию.
С помощью особых .регуляторов поступления ректифицируемой
жидкости, греющего пара н охлаждающей воды обеспечивается совершенно,
автоматическая работа аппарата.
Рис. 169. Ректификационный1 аппарат для растворителей (спирт,
эфир, ацетон, вода) непрерывного действия с одновременным отде-
лением воды
1 вид спереди 2 вид сбоку
D—дестилляциоиная колонна; ректификационная колонна; К—конденсатор;
Л—малый конденсатор (воздушный холодильник); V— холодильник; W— водяной
бак; а—отделитель; w—теплообменник; г—регулятор пара.
В этой непрерывно действующей системе \ как правило, полу-
чают спирт крепостью 94% (весовых). Обыкновенно из кристал-
лизационных установок в производствах тринитротолуола на
регенерацию отходит громадное количество спирта, достигающее
30 000 л в день.
1 Герм. пат. 300127 от 15 сентября 1916 г., далее Р. Wonneberger,
Die Kontinuitat der Rektifikation, insbesondcre von alkoholischen Fliissigkeiten,
Z. f. Schiess- u. Sprw., 1915.
II. Нитропроизводные бензола и его гомологов 393
Если остаток от перегонки, так называемый жидкий тринитро-
толуол, не удалять периодически или непрерывно, то он, являясь
плохим проводником тепла, может легко перегреться около на-
греваемых паром труб и разложиться. Синевато-черная масса при
этом загустевает и при охлаждении затвердевает в асфальто-
образную твердую смолу, причем опасность возрастает еще
больше, так как остаток обладает значительно боль-
шей чувствительностью, чем чистый тринитротолуол.
Помимо этого замечено, что чем выше уровень жидкого остатка
в перегонном аппарате, тем больше бурых паров (двуокиси
азота) выделяется из вентиляционной трубы. Насколько опасна
совокупность обоих этих моментов, показывает случай, имевший
место в одной лаборатории, где остаток от дестилляции в коли-
честве 500 г осторожно нагревался на песчаной бане. Как только
отогнался весь спирт и температура достигла 97°, произошла вне-
запная взрывоподобная вспышка, сопровождавшаяся
выделением темнокрасного пламени и облака сажи. Этот случай
дает общее представление о том, что может произойти на заводе
в колонне Рашига периодического действия, если испаритель
окажется неразгруженным своевременно.
Маточный спиртовой раствор всегда содержит небольшое
количество азотнокислого эфира, а иногда также не-
большое количество кислоты. Поэтому в начале и в конце
перегонки всегда происходит выделение небольших количеств,
бурых паров, которые частично отходят со спиртом, но в боль-
шей своей части удаляются через вентиляционную трубу. Далее,
в большинстве случаев непосредственно после появления первых
капель конденсата в приемнике наблюдаются белые пары, обла-
дающие эфирным запахом, представляющие собою по всей ве-
роятности этилнитрит, кипящий при 18°. Часто замечается
также сильный запах остающегося в спирте летучего тетра-
нитрометана.
Кроме нормальной дестилляции маточного раствора от кри-
сталлизации время от времени приходится производить де-
стилляцию водного спирта с содержанием 40—45%
спирта, получаемого из абсорбционных устройств для улавлива-
ния паров из воздуха (от вакуум-установок); спирт перекачи-
вается в особые резервуары и после накопления в количестве
около 8000 л подвергается ректификации.
Подача спирта в здание кристаллизации, на склад или
в здание дестилляционной установки, а равно из одного из;
указанных помещений в другое производится с помощью
центробежных насосов.
Описанный процесс производства тринитротолуола является
одним из множества возможных вариантов, которые реа-
лизуются в зависимости от наличия в данной стране тех или
иных механических и химических вспомогательных средств.
Крупные заводы, например германские или американские, имею-
394 Взрывчатые нитросоединения ароматического ряда
щие за плечами десятилетия производственного опыта и рабо-
тающие на основе новейших данных, оборудованные, так сказать,
со всем современным техническим комфортом, обладающие всеми
средствами и видами энергии и безукоризненно разработанными
способами, естественно, во многом превосходят мелкие производ-
ства, втиснутые в жалкие рамки в сотни раз меньшего капитала.
Вообще в таких производствах, где исходные продукты до
превращения в конечный продукт проходят большое число про-
межуточных стадий, мелкие производства всегда невыгодны.
Крупные производства дают возможность изготовлять каждый
промежуточный продукт технически наиболее совершенным спо-
собом, соблюдать наиболее целесообразные и экономичные усло-
вия использования аппаратуры и кислот, а также переработки
побочных продуктов, для чего при постройке заводов необхо-
димо предусмотреть возможность непрерывной работы всех рас-
положенных вблизи друг от друга производств и по возможности
выравнивать невыгодность промежуточных стадий. Чем меньше
производство, чем более скудно оно оборудовано, тем труднее
предохранить его от неполадок и остановок. Незначительные по-
вреждения, необходимость небольшого переоборудования доста-
точны для того, чтобы остановился весь ряд последовательных
операций, а это связано с тягостными заминками или останов-
кой производства, при которой вдвойне страдает аппаратура и
нормальный ход производства дается только с большим трудом.
Свойства тринитротолуола
Тринитротолуол бывает двух сортов: так называемый некри-
сталлизованный и кристаллизованный. Некристаллизованный три-
нитротолуол представляет собою массу, окрашенную в -желтый до
красного, часто коричневатый цвет и плавящуюся при 76—78°, пе-
рекристаллизованный же — рыхлый кристаллический порошок
от желтого до белого цвета, имеющий темп. пл. 80—81,5°, т. е.
являющийся почти химически чистым а-, или 1, 2, 4, 6-тринитро-
толуолом. Из шести теоретически возможных изомеров известны
пять, а именно:
II. Нитропроизводные бензола и его гомологов
395
₽- и у-тринитротолуолы были изолированы Виллем1 из
отходов производства симметричного a-продукта и получены не-
посредственным нитрованием м-нитротолуола, между тем как
четвертый, тоже симметричный 3-, или 1, 3, 4, 5-тринитротолуол
был получен Кернером2 и Контарди обходным путем,
через симметричный динитродиазотолуол. Пятый, 1, 2, 3, 6-изо-
мер содержится по Ко стеви чу3 в сыром тринитротолуоле
в количестве около 0,3%. 1, 3, 5, 6-тринитротолуол еще не син-
тезирован.
Под взрывчатым веществом, называемым «тринитротолуолом»,
обыкновенно подразумевается с-соединение; оно плавится, как
установил с помощью чистейшего продукта Р и н т у л ь, при
80,8—80,85°, образуя прозрачную желтую жидкость, и при даль-
нейшем нагревании сначала немного возгоняется, а затем разла-
гается с образованием тяжелых, крайне неприятных паров. Быст-
рое нагревание до 240—250° может иногда вызвать взрыв, но
чаще всего происходит сгорание с обильным дымообразованием.
От пламени тринитротолуол воспламеняется трудно и при доста-
точном нагревании медленно горит с темнокрасным пламенем и
выделением обильного количества колоти. Тринитротолуол
растворим в воде очень трудно: всего в количестве 0,02% при
15° и 0,16% при 100°. Соответственно мала также его гигро-
скопичность, которая составляет всего 0,05%. Тринитротолуол
легко растворим в эфире, ацетоне, бензоле, толуоле и лигроине,
труднее в спирте (1,6% при 22°) и еще труднее — в сероугле-
роде. Хорошим растворителем для а-тринитротолуола является
также концентрированная серная кислота, из которой он может
быть высажден добавлением воды.
Тринитротолуол считается нейтральным соединением, но он
легко реагирует со щелочами, а с углеводородами, фенолами и
аминами образует продукты присоединения. Соли, образующиеся
при взаимодействии его со щелочами, окрашены 1в темнокрасный
цвет и взрывчаты: по Кописарову тринитротолуол, нагретый
с небольшим количеством едкого кали, взрывает уже при 160°.
Как и большинство нитросоединений, тринитротолуол медленно
окрашивает кожу в красновато-коричневый
цвет.
Плотность кристаллического тринитротолуола при ручной
упаковке достигает не выше 1,1, плавленого не более чем 1,54,
прессованием же под давлением 3000—4000 ат можно получить
плотность 1,60—1,62.
При затвердевании расплавленного тринитротолуола в вакууме
его плотность по удалении воздуха повышается с 1,54 до 1,58;
более высокую плотность (1,615) получают только при непре-
1 Вег., 1914, 704.
3 Z. f. Schiess- u. Sprw., 1915—65; Gazz. chim. italiana I, 227 (1917).
3 Tarry-matter, II, Париж 1927.
396 Взрывчатые нитросоединения ароматического ряда
Рис. 170. Возрастание плотности
тринитротолуола и тринитрофеиола
с увеличением давления прессования.
рывном нарушении кристаллизации, а не при действии сжатого
до 3—4 ат давления воздуха, как утверждают многие. По Мей-
снеру простым «нарушением кристаллизации» тротиловый за-
ряд 42-с/и снаряда уда'етвя получить с высшей плотностью
1,61—1,615, правда, всякий раз непременно с образованием
прибыли.
Воздух, как сухой, так и влажный, тринитротолуола не изме-
няет. От длительного действия яркого дневного света тринитро-
толуол медленно окрашивается с поверхности в коричневый цвет,
причем температура его затвердевания понижается, что указы-
вает на небольшое разложе-
ние от действия света. В отно-
шении воздействия тепла три-
нитротолуол по сравнению с
пироксилином и нитроглице-
рином является очень стой-
ким. При 140° тринитрото-
луол еще довольно стоек. Так
например после нагревания
при 130° в течение 100 час.
не наблюдается никакого из-
менения температуры плавле-
ния; после 160-часовой вы-
держки при 145—150° наблю-
дается понижение температу-
ры плавления с 80,75 до 80,11°.
Насколько это вещество стой-
ко, лучше всего видно из то-
го, что Д ж и у a (Giua) уда-
лось перегнать его в вакууме
(10—12 мм) при 210° без признаков разложения. Однако при на-
гревании при обычном атмосферном давлении разложение начи-
нает становиться заметным при 150°, быстро увеличивается при
повышении температуры и выше 200° становится бурным. Между
304 и 320° происходит вспышка с выделением пламени и
копоти, но взрыва не наступает; взрыв происходит только
в закрытой оболочке, .например при нагревании в прочной,
хорошо запаянной стеклянной трубке: детонация настолько
сильна, что стеклянная оболочка раздробляется в тончайшую
пыль.
Тринитротолуол является малочувствительным взрывчатым
веществом и в сплавленном, спрессованном виде трудно детони-
рует. Взрывчатое действие его лишь несколько слабее, чем
у пикриновой кислоты, детонирующей с большей скоростью:
теплота взрывчатого разложения1 его составляет
1 Robertson a. Garner, Proc. Roy. Soc., 1923, 103, стр. 539.
II. Нитропроизводные бензола и его гомологов
397
925—937 б. кал!кг (вода парообразная). Би хе ле м были най-
дхены следующие величины (сравнительно с пироксилином):
Тринитротолуол . . .
Пикриновая кислота .
Пироксилин сухой . .
Пироксилин влажный
Взрывчатое вещество
f 1,55 плавленый } 1,60 затвердевший | под давлением 1 1,60 прессованный 80 850 1485
' 1,64 плавленая 20 768 1520
1,22 прессованный 5 887 1810
1,35 40 902 1400
Ценность тринитротолуола для военных целей заключается
в безопасности его при стрельбе, т. е. нечувстви-
тельности к толчкам и резким ударам, которые испытывают
днища и разрывные заряды при выстрелах. Тринитротолуол
в этом отношении является лучшим взрывчатым веществом; при
свойственном ему хорошем бризантном действии он вполне безо-
пасен в отношении преждевременных разрывов.
Вообще безопасность в отношении взрыва считается самым цен-
ным, самым выгодным свойством этого взрывчатого вещества:
доказательством этого может служить взрыв спирта в тротиловом
корпусе завода взрывчатых веществ б. Аллендорф в Шёне-
беке на Эльбе.
5 мая 1909 г. в кристаллизационном отделении тротилового корпуса
вследствие разогревания одной цеитрофути от треиия произошел взрыв
смеси паров спирта с воздухом, которым было разрушено здание и убито
несколько человек. Находившийся в цеитрофуге, в которой произошел
взрыв паров спирта, а также нагроможденный вблизи в количестве более
1000 кг тринитротолуол горел спокойно, хотя и мощным пламенем, сопро-
вождавшимся резким шумом. Наиболее поразительной оказалась стойкость
тринитротолуола, находившегося в трех кристаллизаторах, в которых в мо-
мент взрыва был спиртовый раствор тринитротолуола. После продолжав-
шегося в течение двух суток пожара обнаружилось, что тринитротолуол,
находившийся в кристаллизаторах, даже не сгорел; таким образом даже
тепла от горения спирта, увеличенного внешней теплотой .пожара, было
недостаточно, чтобы вызвать горение и взрыв влажного тринитротолуола.
Точно так же тринитротолуол, находившийся в жестяной упаковке в уку-
порочном кирпичном здании в количестве более 1000 кг, полностью сгорел
без каких-либо явлений взрыва, причем вся жесть и даже кирпичная
кладка расплавились от исключительно высокой температуры.
Но наряду с этими почти несокрушимыми доводами в пользу
безопасности тринитротолуола в обращении известны и случаи
противоположного характера. Так, на одном германском троги-
398 Взрывчатые нитросоединения ароматического ряда
ловом заводе в 1915 г. от неизвестной причины взорвалось 100 кг
готового тринитротолуола, находившегося в чане промывного
Рис. 171. Совре-
менная 7,5-см по-
отдела. Все промывные и сушильные устрой-
ства были разрушены и четверо рабочих, ра-
ботавших поблизости, были убиты, а четверо
других тяжело ранены обломками. Несмотря на
серьезное расследование, причина взрыва так и
осталась невыясненной.
Военные требования, предъявляе-
мые к тринитротолуолу
левая граната
Разрыв и ой
заряд:
Тринитро-
толуол . 248 г
Пераммои . L37 г
Летоиат ор;
Трииитро-
толу «л . . 10 г
г
Вес окончательно сна-
ряженного снаряда-
5,72 кг. Пороховой за-
ряд: 555 г пироксили-
нового пластинчатого
пороха (t?0=517 м}сек)\
1—детонатор; 2— пор-
ами он; 3—тринитрото-
луол.
Требования, предъявляемые к тринитрото-
луолу, идущему на военное снаряжение, очень
разнообразны; так, во Франции различают че-
тыре сорта тринитротолуола, имеющие темпе-
ратуру затвердевания 80,6 80,1, 79 и 78°. В то
время как хорошо промытый сырой продукт
несомненно может применяться для большин-
ства целей, если он, как это было во время вой-
ны, быстро идет в употребление, для длитель-
ного хранения и прежде всего для снаряжения
боевых припасов от продукта требуется высо-
кая чистота. В этом отношении требования
очень высоки и находятся на уровне почти хи-
мически чистого продукта. Условия при-
емки кристаллизованного тринитротолуола
следующие.
[.Влажность ие должна быть более 0,1%.
Две пробы, по 20 г каждая, высушиваются в сушиль-
ном шкафу в течение 3—4 час. при 60—70°. Нагревать
при более высокой температуре не рекомендуется, так
как тринитротолуол начинает спекаться и улетучи-
ваться. Потеря в весе (за счет остаточного раствори-
теля—спирта, бензола) должна составлять ие более
0,02 г.
2. Нерастворимых примесей должно быть
не более 0,05%, (0,1%); золы не более 0,02%. 100 г
тринитротолуола должны полностью раствориться
в смеси 300 см3 бензола и 100 см3 лигроина; нераство-
римый остаток на беззольном взвешенном фильтре
после промывки горячими бензолами и высушивания
должен весить не более 0,05 г, после сожжения вес
остатка должен составлять не более 0,02 г.
3. В расплавленном состоянии тринитро-
толуол должен быть прозрачен, цвета не темнее жел-
того, и ие должен иметь запаха. Красное или коричне-
вое окрашиваине или тем более наличие коричневых
хлопьев указывают на плохую (слишком длительную)
промывку и на примесь свинца из промывного аппарата. Окраска и про-
зрачность расплавленного тротила ие должны изменяться после 5—6 час.
нагревания при 110°.
II. Нитропроизводные бензола и его гомологов
399
4. Температура плавления и температура затверде-
вания. Первым и важнейшим критерием чистоты тринитротолуола (так
же как и других плавящихся нитросоединений) является температура пла-
вления, которая может колебаться только в узких пределах, например не
более чем иа 0,8—0,4° в ту или иную сторону. Но так как точное опреде-
ление температуры плавления является затруднительным, то вместо этого
в правилах приемки предписано определение температуры затвер-
девания; она ниже температуры плавления на 0,5—1° и должна быть не
ниже 80,5°.
50—100 г хорошо высушенного тринитротолуола расплавляются в фар-
форовом тигле при 90—100° и затем охлаждаются при перемешивании ма-
леньким выверенным термометром, так называемым термометром для опре-
деления температуры плавления. Температура постепенно понижается до
температуры, несколько более низкой, чем температура затвердевания, по-
сле чего вскоре начинается кристаллизация; при этом температура вновь
начинает повышаться и быстро достигает некоторого максимального пре-
дела, который и является температурой затвердевания. Например при
испытании очень хорошего образца тринитротолуола температура понизи-
лась до 79,6°, а потом при затвердевании повысилась до 80,4°; температура
же плавления была равна 80,9°. Хороший продукт имеет температуру за-
твердевания от 80,3 до 80,4°; наиболее низкая температура затвердевания
может доходить до 79,6°, что соответствует содержанию около 0,75% ди-
нитротолуола; сырой неперекристаллизоваиный тринитротолуол имеет тем-
пературу затвердевания 75—77е, если же ои 'влажный, то оиа понижается
до 73—75°. Кислый, плохо промытый, хотя и хорошо пронитрованный три-
нитротолуол может иметь температуру затвердевания, равную всего 70—71°.
Из этого следует, что необходимо определять температуру затвердевания
только нейтральной и высушенной пробы.
По опытам В а и-Д у и н а температуру затвердевания никоим образом
нельзя считать критерием восприимчивости тринитротолуола .к воспламене-
нию. Так, пробы с температурой затвердевания 80,3° многократно давали
отказы, в то время как просто промытый холодным спиртом продукт,,
имевший температуру затвердевания 79°, ие дал ни одного отказа. В ре-
зультате этих опытов в Голландии кристаллизацию заменили простой про-
мывкой спиртом *.
5. Свободные кислоты, азотиая и серная, допускаются только
в виде следов (до 0,01%). Равные количества тринитротолуола и дестил-
лироваииой .воды при перемешивании кипятят в фарфоровой чашке не-
сколько минут и дают охладиться. Затем отфильтрованную пробу водного
раствора смешивают с равным объемом химически чистой концентрирован-
ной серной кислоты и добавляют раствор дифениламина в серной кислоте
(1:100); при этом не должно наступать окрашивания или должно быть
только слабое синее окрашивание. Если проба дала удовлетворительный
результат, то от испытания на сериую кислоту можно отказаться. Дифе-
ниламииовая проба настолько чувствительна, что .при невозможности от-
крыть азотную кислоту можно быть уверенным, что в продукте не содер-
жится также и серной кислоты. Определение кислотности титрованием 0,1#
раствором NaOH неточно н является непригодным по причинам, упомянутым
ранее.
Прессованный и плавленый тринитротолуол должен быть
однороден, без раковин и иметь равномерную плотность. Наибо-
- лее надежный путь определения удельного веса — по потере веса
в воде; для разрывного заряда удельный вес должен составлять
1,55—1,61, а для детонатора— не ниже 1,50. В снарядах для
стрельбы с большой начальной скоростью удельный вес трини-
Ср. Е. de W. S. Colver. High Explosives, Лондон 1918, 201.
400 Взрывчатые нитросоединения ароматического ряда
тротолуола в детонаторах (из-за опасности преждевременного
взрыва) должен достигать 1,58. Как последнюю пробу, приме-
няемую во взрывной технике, можно еще упомянуть пробу, ко-
торая принята например в Голландии и считается очень надеж-
ной: 5 патронов, содержащих по 200 г прессованного тринитро-
толуола с удельным весом приблизительно 1,55, воспламеняются
капсюлем-детонатором, заключающим 1 г смеси гремучей ртути
с хлоратом калия — при этом должно полностью детонировать
не менее 3 патронов.
Применение тринитротолуола
Тринитротолуол имеет широкое распространение во всех обла-
стях взрывной техники. Как военное взрывчатое вещество он
просто незаменим; его применение еще более многосторонне,
чем применение нитроглицерина, так как большинство граждан-
ских взрывчатых веществ содержит тринитротолуол как состав-
ную часть, причем во многих из них он является главной состав-
ной частью. Но ведущую роль тротил играет конечно в области
военного применения, где он используется как универсальный
материал для снаряжения всех видов снарядов, бомб, мин, тор-
пед. Так, недельная выработка его во время войны составляла
в Германии 700 т, в Англии 500 т; суммарная годовая выработка
тротила составляла 55 000 т. После заключения перемирия в Аме-
рике имелся в наличии запас 50'000 т тротила, который был
переработан на безопасное взрывчатое вещество «содатол»,
содержащее 55% натриевой селитры. Для снаряжения гранат
и шрапнелей тротил является наиболее подходящим из всех
взрывчатых веществ; его достоинство заключается в универ-
сальности заряда, т. е. в возможности применять сна-
ряды, снаряженные им, одновременно и в качестве гранат и
в качестве шрапнели. На рис. 131 и 132 представлено разрывное
действие тринитротолуолового заряда в универсальном снаряде
весом 6,5 кг, в котором заключалось 300 пуль, залитых 230 г
тротила, и в донной каморе содержалось 75 г дымного пороха.
Рис. 131 изображает разрыв снаряда как разрывной гранаты,
а рис. 132 — применение его как шрапнели.
Тетранитротолуол. Недавно Голлеману1 удалось получить
обходным путем 2, 3, 4, 6-тетранитропроизводное толуола; оио плавится
при 136,5° более стойко, чем соответствующее производное бензола, и
окрашивает воду в желтый цвет лишь по прошествии одного дия.
Следует отметить поразительно малую чувствительность тетранитро-
толуола к удару по сравнению с тетранитробензолом, именно 50 см вместо
25 см с 2-кг ударником, а также значительно меньшее расширение в свин-
цовой бомбе (327 см3, а для нитропроизводного бензола 447 см3). Оба ни-
тросоедииения представляют только теоретический интерес.
* Rec. Trav. Chim. Pays-Bas, 49, 501—502 (1930).
II. Нитропроизводные бензола и его гомологов
401
-е----------------------------------------------------------
7. Нитроксилолы и тринитроксилол
Мононитроксилолы представляют собою жидкости
с удельным весом, равным в среднем 1,13 и темп. кип. 225—250°;
все динитроксилолы, напротив, твердые тела
(температура плавления 4,6-динитро-1,3-ксилола 93°) и большей
частью трудно растворимы в спирте; тринитроксилолы
имеют еще более высокие температуры плавления и также рас-
творимы более трудно.
Если нитровать технический ксилол (темп. кип.
137—142°), так же как толуол, в две стадии, то сначала по-
лучается динитропродукт, имеющий консистен-
цию мази, а затем твердый, но все же пластичный
мягкий тринитроксилол, который сохраняет такую
консистенцию даже при очень энергичных условиях нитрования.
Технический ксилол, представляющий собою смесь изомеров,
ни при каких условиях не удается пронитровать сразу до трини-
тропродукта, так как он содержит изомеры, которые не могут
быть превращены в тринитросоединения. Технический тринитро-
ксисол содержит поэтому только от 80 до 85% тринитропродук-
тов; остаток, так называемый жидкий тринитроксилол,
представляет собою смесь моно-, ди- и немного тринитроксило-
лов. Если .нитрование проводить при более жестких условиях, то
происходит окисление соединений, не поддающихся более
высокой нитрации, и благодаря этому уменьшается выход.
При многократной обработке пластичного технического три-
нитроксилола горячим спиртом жидкие примеси переходят в рас-
твор, а в остатке остается около 1/ъ чистого м-2, 4, 6-т р и н и-
троксилола в виде кристаллического, похожего на тротил
порошка, кеторый чрезвычайно трудно растворим в спирте и
бензоле.
СН3
no2^\no2
\JcH3
no2
темп. затв. 182
Чистый тринитроксилол, так же как и сырой пластический
продукт, в прочной оболочке и от сильного воспламенителя дето-
нирует с резким звуком; бризантное действие его несколько
слабее, чем тринитротолуола. В США 1 во время мировой войны
морское ведомство предпочитало снаряжать снаряды сплавом, со-
стоящим из 40% тринитроксилола и 60% тринитротолуола.
Пластический тринитроксилол пригоден преимущественно для
флегматизации и изготовления безопасных взрывчатых веществ.
1 Ам. пат. 1309588 (1919), Reese.
26 Зак. 3171. — Штетбахер.
402 Взрывчатые нитросоединения ароматического ряда
8. Нитропроизводные сольвентнафты
При нитровании в две стадии более высококипящих фракций
легкого масла, собираемых в пределах 10 или 5°, получаются
жидкие и твердые нитропродуктыг, которые применяются для
изготовления аммиачноселитренных взрывчатых веществ (мона-
хит). Во время войны подобные безопасные смеси использова-
лись в Германии для снаряжения гранат.
III. Нитронафталины
Нитронафталины получаются обычйо в виде смесей различ-
ных изомеров, число которых увеличивается с увеличением сте-
пени нитрации; технический продукт нередко представляет со-
бою смесь производных нафталина различной степени нитрации,
вследствие чего содержание азота и температура плавления тех-
нического продукта непостоянны и часто колеблются в очень
широких пределах.
В противоположность большинству государств во Франции
и Бельгии нитронафталины с давних пор находят широкое при-
менение для аммиачноселитренных взрывчатых веществ типа
Ф а в ь е.
1. Мононитронафталин СыНДРЮг)
Из двух мононитропроизводных нафталина во взрывной тех-
нике наиболее важное значение имеет а-соединение:
NO2
Cj0HR + HNOS -
128,06 г 63,02 г
100 + 76 (Д= 1,40)
а
:6 J 3| , темп. пл. 56,4°
Ч5/\г/
173,06 г
135,1 нитро чафталина
(кеоретически)
Получение нитронафталииа, точно так же как и нитропроизводных
ароматических углеводородов, производится в больших чугунных, лучше
ферросилициевых нитраторах. Нафталин (темп. пл. 79 80°) вводится при
перемешивании в нитрующую смесь в виде порошка или в расплавленном
состоянии. На 100 кг нафталина берут смесь, состоящую из 80 кг азотной
кислоты уд. в. 1,40 (теоретическое количество 76 кг) и 100 кг концентри-
рованной серной кислоты уд. в. 1,84. Вначале реакция протекает очень
бурно, поэтому нафталин вводится медленно. Температуру реакции при
непрерывном перемешивании поддерживают ниже 50°, и только по окон-
чании прибавления всего нафталина производят нагревание до 70°, т. е.
Герм. пат. 212906, 214887, 242731.
III. Нитронафталины
403
выше температуры плавления нитронафталина. При этой же температуре
производят сепарацию; сырой нитронафталин подвергают несколько раз
декантации, промывают горячей водой и затем при сильном перемешива-
нии (сжатым воздухом) выливают в холодную воду, где темнокрасное
масло, опускаясь на дно, гранулируется в более светлые зерна.
Простая реакция нитрования нафталина является операцией
более неприятной и длительной, чем нитрование бензола или
толуола; это объясняется, во-первых, легкостью сублимации,
ведущей к частому закупориванию вентиляционных труб, и, во-
вторых, вторичными реакциями, в результате которых, наряду
с образованием большого количества нитрозных газов, происхо-
дит частичное окисление нафталина с образованием нитробен-
зойной и нитрофталевой кислот и потемнение массы. Вследствие
этого получающийся продукт обладает интенсивным неприятным
запахом, и выход его на 100 ч. нафталина составляет всего 130 ч.
сырого нитронафталина вместо 135 по теории.
Продажный а-нитронафталин, плавящийся в пределах 54-—58°,
является смесью a-соединения (темп. пл. 56) и ^-соединения
(темп. пл. 79 ). Технический нитронафталин, применяемый во
взрывной технике, плавится часто еще ниже; он чрезвычайно
легко растворим в спирте и бензоле и кристаллизуется из них
в виде рыхлых волокнистых игл. Температура кипения его 304°.
Нитронафталин не детонирует и может быть использован во
взрывчатых веществах только в смеси с богатыми кислородом
веществами. Во время мировой войны во Франции его приме-
няли для снаряжения в виде сплава с 70% пикри-
новой кислоты под маркой MMN.
2. Динитронафталин Ci0He(NO2)2
Динитронафталин приготовляется или действием нитрующей смеси на
мононитронафталин, или непосредственно из нафталина с соответственным
увеличением количества нитрующей смеси. Вследствие бурного течения
реакции и происходящего при нитровании нафталина до динитронафталина
процесса разложения предпочитают исходить из нитронафталина. Во Фран-
ции процесс ведется следующим образом. К 1150 кг нитрующей смеси,
состоящей из 51% серной кислоты, 26,5% азотной кислоты и 22,5% воды,
в течение 3—4 час. при перемешивании присыпают 400 кг грубоизмельчен-
иого нитронафталина; температуру поддерживают при 45°, а после окон-
чания присыпания нитроиафталина повышают до 55°. Раствор, окрашенный
вначале в темнокрасный цвет, осветляясь, превращается затем в желтую
кашицу; при этом происходит выделение нитрозных газов. После отделе-
ния кислоты на нуч-фильтре или центрофуге продукт несколько раз
промывается горячей водой. Выход указывается равным 91%, считая на
нафталин.
Технический динитронафталин представляет собою желтовато-
серый землистый порошок, мало растворимый в спирте и легко
растворимый в бензоле и ацетоне; температура плавления его
колеблется между 130 и 155°. Так, пробная нитрация нитро-
нафталина дала динитропродукт с темп. пл. 125—155°. Техниче-
ский динитронафталин содержит главным образом 1,8-(₽)-динитро-
26»
404 Взрывчатые нитросоединения ароматического ряда
нафталин с тем. пл. 170° (2% части) и 1,5 (а)-динитронафталин
с темп. пл. 214° (- часть). При медленном нагревании динитро-
нафталина до 318° происходит разложение со вспениванием.
Как и нитронафталин, динитронафталин отличается очень низ-
кой чувствительностью, но зато, подобно динитротолуолу, он
способен детонировать (рис. 14). Динитронафталин является
главной составной частью некоторых взрывчатых веществ типа
Фавье, безопасных в отношении взрыва рудничных газов; во
Франции он был использован также для снаряжения снарядов
с 80% мелинита под маркой MDN.
3. Тринитронафталин CJ0H5(NO2)3
При нитровании нафталина до тринитронафталина по Па-
скалю1 образуются четыре изомера приблизительно в следую-
щих количествах:
56% 1. 3; 8-тринитронафталина, имеющего темп.
23% 1, 2, 5- „
пл. 154°
„ 122=
„ 218=
„ 96=
13% 1, 3, 5-
8% 1, 4, 5-
Тринитронафталин производится преимущественно из мононитросоеди-
нення, которое обладает низкой температурой плавления и которое можно
вводить в кислотную смесь в жидком состоянии. Твердый динитронафта-
лин менее пригоден для этой цели, потому что он производится большей
частью из дешевого сырого нафталина и поэтому содержит примеси, ко-
торые при применении крепких нитрующих смесей вызывают вредные про-
цессы окисления и осмоления. Для триннтрации по Паскалю необхо-
димо, чтобы содержание воды в отработанной кислотной смеси было ниже
25%. По некоторым данным нитронафталин .растворяют в 6—7-кратном
количестве концентрированной серной кислоты и затем добавлением в виде
кислотной смеси необходимого количества азотной кислоты превращают
в тринитропродукт. Отработанная кислота вследствие загрязнения органи-
ческими примесями неприменима для мононитрации. Очистка трнннтро-
нафталина удается только при длительном кипячении с водой и еще более
затруднительна, чем промывка дниитропродукта. По Касту выход три-
нитронафталина составляет 85%.
Тринитронафталин обычно окрашен несколько темнее, чем
динитронафталин, и температура плавления его колеблется в еще
более широких пределах (125—160°). Он трудно растворим
в спирте и хорош'о растворим только в ледяной уксусной кислоте
и хлороформе. К удару он так же еще довольно мало чувстви-
телен, взрывчатое действие его приблизительно равно действию
динитробензола. Во Франции тринитронафталин в смеси с аммиач-
ной селитрой под названием «шнейдерита» 'применяли в каче-
стве мощного и безопасного, но обладающего средним дробя-
щим действием взрывчатого ..вещества для снаряжения снарядов.
Германский «военный» тринитронафталин, имеющий темп, пл-
1 Взрывчатые вещества, порох, боевые газы, Госхимтехиздат, 1932.
IV. Нитропроизводные фенолов и их производных 405
145—155°, содержит 14,1% азота и приближается поэтому
больше к динитропродукту, содержание азота в котором равно
12,9%, чем к тринитропродукту, содержащему 16,0% азота.
Однако, несмотря на это, в прессованном до плотности 1,4 виде
при применении сильного детонатора германский тринитронаф-
талин детонирует со скоростью до 6000 м/сек. Ч
4. Тетранитронафталин CioH^NOa)^
Тетранитронафталин С1оН4(МОг)4 — продукты высшей степени
нитрации нафталина, вряд ли имеющий практическое применение,
может быть получен в жестких условиях при нитровании дини-
тронафталина 15-кратным количеством нитрующей смеси, содер-
жащей олеум, и при повышенной температуре (120—130°). Те-
транитронафталин представляет собою смесь двух изомеров,
имеющих темп. пл. 269 и 203°. Из ледяной уксусной кислоты
кристаллизуется в виде тонких игл, плавящихся около 220°.
Тетранитронафталин является уже сильным взрывчатым ве-
ществом; уравнение разложения его более благоприятно, чем
у тринитротолуола. Он также малочувствителен к удару и сго-
рает без взрыва. Хотя тетранитронафталин и обладает свой-
ствами, не уступающими тротилу, он все же находит очень
незначительное применение. Для его производства требуется
слишком большое количество олеума, и продукт часто полу-
чается неоднородным и неплавким — вот причины, которые за-
трудняют использование тетранитронафталина для военных целей.
Высшие нафталиновые фракции (200^—280°) каменноугольной
смолы после небольшой предварительной подготовки можно
также непосредственно подвергать нитрованию; при этом полу-
чаются динитропроизводные различных изомеров метил-, диме-
тил- и подиметилнафталинов, а также динитропроизводные ан-
трацена.
IV. Нитропроизводные фенолов и их производных
1. Нитрофенол
Нитрование фенола благодаря наличию гидроксильной
группы, облегчающей замещение, легко происходит уже при
обыкновенной температуре и при пользовании слабой азотной
кислотой, причем одновременно образуются о- и п-нитрофенолы;
что касается л-нитрофенола, то его можно получить только ки-
пячением сернокислого л-нитрофениддиазония. Однако в на-
-стоящее время нитрофенол получают в технике не из фенола,
а почти всегда из хлорбензола и после легко выполнимого раз-
деления смеси о- и п-нитрохлорбензолов омыляют их приблизи-
Jahresber., 1929 der Chem.-Techn. Reichsanstalt (Sprengstoffe), стр. 120.
406 Взрывчатые ншпросоединения ароматического ряда
тельно 10%-ным раствором едкого натра под давлением и при
нагревании в соответствующие нитрофенолы.
о-Нитрофенол — вещество желтого цвета, трудно раство-
римое в холодной воде, плавящееся при 45° и при 214° перего-
няющееся без разложения; о-нитрофенол отделяется от нелету-
чего п-соединения перегонкой с водяным паром; п-нитрофенол
более растворим в воде и кристаллизуется в виде бесцветных
игл, плавящихся при 114°. Нитрофенолы совершенно невзрыв-
чаты, обладают кислыми свойствами и дают соли металлов
(нитрофеноляты), которые однако также невзрывчаты.
2. Динитрофенол
Вторая степень нитрации фенола достигается тоже значи-
тельно легче, чем в случае какого-либо ароматического углево-
дорода.
ОН
j^NOg
NO2
Из шести теоретически возможных изомерных динитрофено-
лов известны пять; для техники взрывчатых веществ имеет зна-
чение только 2, 4-динитрофенол.
Подобно 'пикриновой.кислоте его можно получать из фенола
через соответствующую сульфокислоту; однако в технике пред-
почитают пользоваться уже упомянутым выше способом полу-
чения из хлорбензола через динитрохлорбензол с омылением
последнего 20%-ным раствором едкого натра в автоклавах1.
2, 4-динитрофенол — вещество слабожелтого цвета, трудно рас-
творимое в воде и легко в горячем спирте и эфире; плавится
при 114° и при быстром нагревании разлагается со слабым взры-
вом. По чувствительности к удару он занимает среднее место
между тринитротолуолом и динитробензолом, но по силе взрыва
несколько превосходит последний. Во время мировой войны он
под названиями пикроло (Pikrolo) и шеллит (Shellit) применяется
в громадных количествах наряду с динитробензолом для снаря-
жения снарядов; добавляемый приблизительно в количестве Уз
к пикриновой кислоте, динитрофенол понижает температуру пла-
вления ее и чувствительность к удару, без заметного понижения
силы взрыва. Динитрофенол образует взрывчатые соли оран-
жево-желтого цвета; из них средняя свинцовая соль считается
очень сильно детонирующим соединением.
G i u a, Riv. chim. sclent, е industriale, 1930, 22 (оттиск).
IV. Нитропроизводные фенолов и их производных 407
3. Тринитрофенол (пикриновая кислота)
До настоящего времени получено четыре изомерных трини-
грофенола; из них симметричное a-соединение, называемое пи-
криновой кислотой, представляет собою известное военное взрыв-
чатое вещество.
ОН
NO2
пикриновая кислота,
темп, пл 122,5°
Три остальных изомера, а именно: ₽-, или~3, 4, 6-тринитро-
фенол, с темп. пл. 96°, у-, или 2, 3, 6-тринитрофенол, с темп. пл.
Рис. 172. Опрокидной аппарат с крышкой, мешалкой и же-
лезной рубашкой для нагрева и охлаждения, служащий для
сульфирования и нитрования фенолов:
1—охлаждающая вода; 2—спуск охлаждающей воды; з—отвод паров; 4—вы-
тяжная труба; 5—спуск конденсата; 6— в 1уск пара.
117' и 2, 3, 5-тринитрофенол с темп. пл. 119е не имеют никакого
практического значения.
Исходным материалом почти всегда является карболовая кис-
лота, или фенол; только во время мировой войны англичане
вновь использовали старый германский способ1 и, исходя из
1 Jahresber. Militarversuchsamt, 1898, 11.
408 Взрывчатые нитросоединения ароматического ряда
бензола, получали хлорбензол, затем динитрохлорбензол, а омы-
ляя последний едким натром' — динитрофенолл, который затем
обычной кислотной смесью нитровался без нагревания до трини-
трофенола. Во Франции динитрофенол суспендировали в двух
весовых частях концентрированной серной кислоты (99%-ной)
и затем нитровали кислотной смесью, содержащей одинаковые
количества азотной и серной кислот (при общем содержании
воды 3,5%). Азотная кислота бралась в количестве, точно необ-
ходимом для введения третьёй нитрогруппы. Окончательная
температура достигала 90°. Выход довольно чистой пикриновой
кислоты с темп. пл. 120,5° указывается равным 96%. Чрезвы-
чайно изящный способ непосредственного нитрования бензола
до тринитрофенола в присутствии ртути в качестве
катализатора до сих пор не имел успеха вследствие ма-
лого выкода, достигающего лишь 140% и значительного образо-
вания пикрата ртути 2.
Непосредственное нитрование фенола протекает чрезвычайно
бурно и сопровождается большими потерями; поэтому фенол
обрабатывают сначала серной кислотой и нитруют образовав-
шуюся п-ф енолсульфокислоту:
ОН
I i+н^о,-
94,05 98,09
ОН
I I +3HNO8 =
^SOgH
189,06
O2Nj
он
/\nO2
I I 4-H2SOrф2Н.ЛО.
\ю2
229,05
Теорети-
чески: 100
Пракги-
чески*. 100 2
104,3
400 г (1,84)
201,02
700 г (1,40)
243,54
178г
Сначала обе нитрогруппы вступают в о-положение, а затем
замещается сульфотруппа.
Лабораторный метод получения пикриновой
кислоты
В стеклянном стакане емкостью 200 см3 смешивают 50 г кристалличе-
ского фенола с 200 г серной кислоты уд. в. 1,84 (= 109 см3); перемешива-
ние производится термометром: происходит разогревание до 65—70°, и
образуется зеленоватый раствор; в случае, если фенол не вполне чист и
содержит воду, температура поднимается до 80°, раствор получается непро-
зрачным и окрашенным в зеленовато-черный цвет; раствор после охлажде-
ния до комнатной температуры по каплям или тонкой струей приливается
к 350 г или 250 см3 азотной кислоты уд. в. 1,38—1,40, т. е. азотная кис-
лота берется с 2,26-кратным избытком. Операцию целесообразно произво-
1 Англ. пат. 9962 (1915) и 124490 (1Э16); J. Soc. chem. Ind., 1919, 368 R.
A. Haller, Bull, de la Soc. d’encourag. pour 1’ind. nat., Париж 1920,
стр. 808, затем J. Am. .Chem. Soc., 1921, 595—607.
IV. Нитропроизводные фенолов и их производных 409
аить в стеклянном стакане емкостью 800 см3. При непрерывном переме-
шивании термометром температура медленно повышается, реакционная
жидкость окрашивается в красный цвет, н замечается образование красно-
вато-бурых нитрозных газов; при 50° начинается выделение газов, и вслед-
ствие этого наступает кажущееся кипение жидкости. При 70—80° из стакана
выделяются густые пары окислов азота, поэтому необходимо позабо-
титься о хорошей тяге. Реакция получения пикриновой кислоты безопасна
и легко поддается регулированию; фенолсульфокислоту приливают таким
образом, чтобы к концу температура достигла 90—100°, после чего, перио-
дически перемешивая термометром, нагревают смесь на водяной бане до
окончания выделения нитрозных газов, а затем нагревают на песчаной бане
или на асбестовой сетке до 112°. Через 5—15 мин. нитрация заканчивается,
что замечается по резкому ослаблению выделения окислов азота; одно-
временно начинает выделяться пикриновая кислота, всплывающая на по-
верхность, и по мере охлаждения содержимое стакана постепенно превра-
щается в кашицу блестящих крупных кристаллов.
Отработанную кислоту можно отделить непосредственно, но лучше
вылить реакционную массу в 6—7-кратное количество воды (2—2У> л), а за-
тем отсосать на нуч-фильтре и промыть холодной водой, в случае необ-
ходимости —: промыть декантацией. Выход составляет 88—89 г почти чи-
стого тринитрофенола (= максимум 178%) с темп. пл. 120—121°. Если при
нитровании держать температуру-не выше 100°, то выход получается еще
меньше. С другой стороны, при нагревании до 110—112° невозможно по-
лучить указанный Маркейролем выход 200—205% пикриновой кис-г
лоты. Для этого необходимо с самого начала сульфировать более энер-
гично. Вообще говоря, имеется много совершенно неудовлетворительных
рецептов получения пикриновой кислоты, которые должны наконец исчез-
нуть из литературы.
Нет такого нитросоединения, в отношении которого суще-
ствовало бы столько путаных данных, сколько существует о по-
лучении и выходах тринитрофенола. Однако суть дела очень
проста. По поучительному сопоставлению Дж и у а1 при ни-
тровании 100 вес. ч. фенола пикриновая кислота получается
с выходом:
1) через фенолмоносульфокислоту — не более 160 вес. ч.,
2) через фенолдисульфокислоту (2,4) — около 200 вес. ч.,
3) через фенолтРисУльФокислотУ (2, 4, 6) — около 220 вес. ч.
При еще более энергичном сульфировании фенола с частич-
ным образованием фенолтетрасульфокислоты вы-
ход возрастает до 235% 2. Колебания выходов получаются по-
тому, что фенол редко нитруется в виде фенолсульфокислоты
определенной степени сульфирования, но почти всегда в виде
смеси различных фенол сульфокислот. Так, при самых несовер-
шенных в техническом отношении условиях работы, близких
к вышеупомянутому лабораторному способу, из смеси п-фенол-
моносульфокислоты и небольшого количества фенол- 2, 4-дисуль-
фокислоты получается в среднем 180 ч. пикриновой кислоты.
Во Франции, на «родине» пикриновой кислоты, процесс ни-
трования фенолмоносульфокислоты производился во время
1 Industria dell’acido picrico, Riv. chim. scient. e industriale, 1930, стр. 25.
2 Olsen a. Goldstein, Ind. Eng. Chem., 1924, 25, указывают выход
220—235%.
410 Взрывчатые нитросоединения ароматического ряда
войны в колоссальных размерах в закрытых керами-
ковых горшках, нагревавшихся паром на водяных банях;
горшки посредством широкой керамиковой трубы для отвода
нитрозных газов соединялись с абсорбционными башнями. Эта
военная «импровизация» приготовления пикриновой кислоты тре-
бовала по сообщению Паскаля1 слишком много рабочих
рук и давала часто настолько малые выходы, что здесь можно
говорить просто о растрачивании фенола. Поэтому в Германии
сразу же перешли к механизированному способу нитрования
в железных аппаратах ив один прием перерабаты-
вали до 2000 кг фенола. Осуществление этого усовершенствован-
ного способа возможно только при применении высококонцен-
трированной азотной кислоты, которая не разъедает железа;
кроме того азотная кислота высокой концентрации необходима
для нитрования столь мало реакционноспособного промежуточ-
ного продукта, как получающаяся при этом способе фенолди-
сульфокислота. С тех шор как кислотоупорная сталь получила
всеобщее распространение, этот способ приобрел еще большее
значение.
По этому способу2 * * 94 вес. ч. фенола при перемешивании и температуре
100° сульфируются 400 ч. 20%-ного олеума до дисульфокислоты (с при-
месью небольшого количества трисульфокислоты), и охлажденная др
50—40° реакционная смесь разбавляется 200 ч. концентрированной серной
кислоты уд. в. 1,84. После этого приливают 80 ч. азотной кислоты уд. в.
1,46 (=80%), затем при 6Q—80° еще 80 ч.. и наконец выше 80° —100 ч.
той же кислоты, а всего 260 ч., что составляет 1,1-кратный избыток
против теории. Пикриновая кислота выпадает в виде желтых кристаллов:
реакция считается законченной, если при добавлении азотной кислоты
к отфильтрованной пробе не происходит выделения пикриновой кислоты.
Выход около 205%. В Америке подобным же образом проводят монони-
трацию при 70°, а затем- тринитрацию при 110° и получают выход
210—215%-s.
Отмывка от кислот в настоящее время повсюду производится
взмучиванием продукта в холодной аоде ® деревянных чанах или в же-
лезных котлах с гладкой поверхностью. Кристаллическая -масса после
центрофугировання до содержания около 5% влаги, окончательно высуши-
вается на деревянных лотках в камерных сушилках или, лучше, в нагре-
ваемых вращающихся барабанах непрерывного дей-
ствия.
Чистота пикриновой кислоты и ее выход зависят прежде
всего от качества фенола. Наилучшие результаты получаются
в случае применения синтетического ректифицированного в ва-
кууме фенола, имеющего температуру плавления -не ниже 40е.
Низкие выхода, составляющие даже при нитровании фенолди-
сульфокислоты всего 205%, что значительно ниже теоретиче-
ского, равного 243,9%, показывают, что часть фенолсульфокис-
1 Взрывчатые вещества, порох, боевые газы, Госхимтехиздат, 1932.
2 Герм. пат. 298021 (1915); Engineering 1919, 541.
s Веннен, Бюрло, Лекорше, Порох и взрывчатые вещества. Перев.
с франц. ОНТИ, 1936, стр. 388.
IV. Нитропроизводные фенолов и их производных 411
лоты или нитрофенолсульфокислоты разрушается вследствие
сильного окисления избытком азотной кислоты. Результатом
этого расщепления, постоянно сопровождающего процесс,
является образование 'побочного продукта — щавелевой кислоты,
всегда содержащейся в маточном растворе. Но получить сво-
бодную от продуктов низших степеней нитрации пикриновую
кислоту без применения избытка азотной кислоты не удается.
Совершенно чистая пикриновая кислота получается только
осаждением в виде труднорастворимых пикратов калия
или натрия с последующим разложением их серной кисло-
той. 1 ч. пикрата калия при 15° растворяется в 260 ч. воды.
В последние годы мировой войны производство пикриновой
кислоты достигло колоссальных размеров. Так, в Англии недель-
ная выработка составляла в 1917 г. 1000 т, а во Франции в не-
которые периоды еще больше.
Свойства
Абсолютно чистая пикриновая кислота (так же как и у-изо-
мер) бесцветна и только на воздухе, вероятно от действия следов
аммиака, образующего с нею интенсивно желтый пикрат аммония,
окрашивается в желтый цвет. Возможно, что причину окраши-
вания следует искать в частичном превращении первоначальной
бесцветной бензоидной формы в желтую хиноидную
форму, тем более что пикрат аммония г, употреблявшийся аме-
риканцами как до мировой войны, так и во время нее, суще-
ствует в двух хромоизомерных формах
О
ОН ||
• O^N^NO, -> OjN/^j^NO-OH
no2 no2
бесцветная желтая (до красной)
пикриновая кислота
из них желтая форма по силе взрыва на 15% слабее красной
хиноидной формы. Чистая продажная пикриновая кислота пред-
ставляет собою блестящие бледножелтые листочки с темп. пл.
121,5—122,5°. По новейшим определениям химически чистый
продукт имеет темп. пл. 122,5°, темп, затвердевания 121,9°; однако
данные эти не проверены и не пользуются всеобщим признанием.
Пикриновая кислота мало растворима в холодной воде: при 0°
растворимость составляет всего 0,7%, при 25° —1,2%, при тем-
пературе кипения растворимость повышается до 7,2%. Лучше
растворима в спирте, эфире, бензоле и особенно хорошо в кон-
3 Hale, Army Ordn. VI, стр. 39—40; К е е s е, J. Franklin Inst., 1924, 766.
412 Взрывчатые нитросоединения ароматического ряда
центрированной азотной кислоте. Безводные растворы бесцветны.
При растворении пикриновой кислоты в воде имеет место диссо-
циация, сопровождающаяся образованием желтого окрашивания;
водные растворы показывают кислую реакцию и окрашивают
кожу, а также все животные ткани в интенсивный желтый цвет.
Пикриновая кислота имеет очень горький вкус, ядовита и осо-
бенно неприятна в виде пыли при переработке в сухом состоя-
нии. Абсолютный удельный вес кристаллов равен 1,76. Прессо-
ванием под давлением до 4000 ат (рис. 170) можно достигнуть
плотности 1,74, а при плавлении — всего 1,64. В плавленом виде
пикриновая кислота трудно восприимчива к детонации и ну-
ждается в детонаторе из слабо спрессованной пикриновой ки-
слоты.
Если нагреть пикриновую кислоту выше температуры пла-
вления, то при 160° начинается выделение газов, и при 300—310°
происходит воспламенение без вспышки. Зажженная пикриновая
кислота медленно сгорает с сильно коптящим пламенем; даже
при сгорании в количестве до 1000 кг никакого взрыва не про-
исходит.
В отношении трения, толчка и удара пикриновая кислота зна-
чительно менее чувствительна, чем нитроглицерин и пироксилин;
поэтому она была применена для снаряжения снарядов как пер-
вое безопасное при стрельбе взрывчатое вещество.
Однако вскоре обнаружилось чрезвычайно вредное свойство три-
нитрофенола — способность образовывать с металлами соли —
пикраты, которые очень чувствительны к удару и детона-
цией которых можно вызвать взрыв пикриновой кислоты. От
этой причины произошло несколько чрезвычайно тяжелых ката-
строфических взрывов, а именно взрыв пикриновой кислоты
в Корнбруке, близ Манчестера, в 1887 г., затем еще более
сильный взрыв в Гуддерсфильде в мае 1900 г. и наконец ката-
строфа на большом анилиновом заводе в Грисгейме 25 апреля
1901 г. Необходимо заметить, что сама по себе пикриновая
кислота сгорает спокойно, но при соприкосновении с желе-
зом, гашеной известью, электропроводкой, компонентами ма-
териала стен, имеющими основной характер, образует соли,
детонация которых вызывает взрыв всей массы. В частности
установлено, что при взрыве в Корнбруке детонацию вызвал
пикрат свинца, образовавшийся от взаимодействия рас-
плавленной горячей пикриновой кислоты со свинцовым
глетом.
Кислотный характер пикриновой кислоты выражается в том,
что в присутствии влаги она разлагает нитроглицерин, нитроклет-
чатку и даже калийную селитру с отщеплением азотной кис-
лоты. Поэтому от первоначального мелинита, представлявшего
смесь пикриновой кислоты с коллодионным хлопком, вслед-
ствие его способности к саморазложению быстро пришлось
отказаться.
IV. Нитропроизводные фенолов и их производных 413
Испытание
Согласно указанным выше свойствам пикриновой кислоты ее
качественное определение не представляет никаких затруднений
(цветные реакции). Хлоргидрат акридина осаждает ее почти ко-
личественно, и в растворе 1 :50 000 пикриновая кислота еще мо-
жет быть обнаружена этим путем. Еще труднее растворим
пикрат нитрона, соль пикриновой кислоты и дифенилэнда-
нилогидротриазола, так называемого нитрона, который является
наиболее подходящим реактивом для количественного опреде-
ления пикриновой кислоты, а также азотной кислоты и нитратов.
Температура плавления чистой пикриновой кислоты (122,5е)
сильно понижается уже от наличия незначительного количества
примесей. Военные требования в большинстве случаев довольно
разнообразны. Общим требованием является лишь температура
затвердевания, которая не должна быть ниже 120°; между тем
влажность и содержание золы допускаются от 0,1 до 0,2 и даже
0,3% (Англия). Серной кислоты допускается не более 0,1%.
Применение
С 1886 г. пикриновая кислота в качестве первого бризантного
взрывчатого вещества для снаряжения снарядов была введена
в большинстве государств: во Франции под названием м е л и-
н и т; в Англии — лиддит (Бурская война), в Италии — пер-
тит, в Японии — шимозе (русско-японская война). Вслед-
ствие высокой плотности заряжания и скорости детонации
пикриновая кислота принадлежит к сильнейшим военным взрывча-
тым веществам; до мировой войны она оставалась наиболее бри-
зантным Материалом для снаряжения снарядов. Правда, несколько
более чем на десятилетие она была почти совершенно вытеснена
нейтральным и более удобным и лишь несколько более слабым
тринитротолуолом, однако во время мировой войны она вновь во-
шла в употребление в громадных количествах как в чистом виде,
так и в смеси с тринитрокрезолом и динитрофенолом. Американ-
ские снаряды долгое время снаряжались почти исключительно
пикриновой кислотой. Первые транспорты (вследствие действия
морского воздуха) дали большое количество неполных взрывов
снарядов, благодаря чему содержимое снарядов, окрашивающее
в прочный желтый цвет, распылялось и частично испарялось,
так что подвергавшиеся обстрелу люди («канарейки») прокли-
нали пикриновую кислоту не столько за ее взрывчатую силу,
сколько за вызываемую ею окраску.
Чтобы избежать образования пикратов и тем самым опасных
преждевременных разрывов снарядов в канале орудия, поверх-
ности снарядов, соприкасающиеся с плавленым зарядом, лаки-
руют или лудят металлом, на который пикриновая кислота не
414 Взрывчатые нитросоединения ароматического ряда
действует. Задолго до введения мелинита, уже в 1867 г., пикри-
новая кислота смешивалась с богатыми кислородом солями для
получения взрывчатых составов (порохов), из которых в свое
время нашли применение оксонит, дионит и викторит; последний
представлял собою смесь 50% пикриновой кислоты и 40% хло-
рата калия с примесью небольшого количества касторового
масла. В настоящее время пикриновая кислота из этих областей
применения повсюду вытеснена другими нитропроизводными
углеводородов.
4. Тринитроанизол и тетранитроанизол
Тринитрофенол, обладающий кислотными свойствами, во время войны
пытались заменить его эфиром — тринитроанизолом, веществом зе-
леновато-желтого цвета, которое получали из динитрохлорбензола, метило-
вого спирта и щелочи с последующим нитрованием получаемого таким
способом динитроанизола *. Метилпикрат CeHgfNOslsOCHs имеет темп. пл.
65,°, очень мало чувствителен и в смысле безопасности стрельбы является
отличным взрывчатым веществом; странно, что его скорость детонации,
равная по Д ж и у а 7600 м, превосходит скорость детонации пикриновой
кислоты; тринитроанизол (нитролит) применялся в Германии для снаря-
жения дальнобойных снарядов и являлся основным компонентом тяжелых
германских авиабомб. Тринитроаннзол легко омыляется на метиловый'
спирт и пикриновую кислоту и способен даже к гидролизу, почему рас-
сматривается не как простой, а как сложный эфир пикриновой кис-
лоты. Вследствие сильного раздражающего действия на кожу, умеренной
стойкости и высокой стоимости, имеющей не последнее значение, этот
эфир как врывчатое вещество был после войны оставлен.
То же самое, но еще в большей мере относится и к обоим те трани-
троанизолам, которые по Клессену1 2 безопасно1 получаются про-
стым нитрованием, с одной стороны, симметрического динитроанизола, и,
с другой стороны, м-нитроанизола. Однако ни 2, 3, 5, 6-тетранитроанизол,
имеющий темп. пл. 112°, нн изомерный 2, 3, 4, 6-тетранитроанизол с темп,
пл. 94° не являются достаточно стойкими веществами, так что до снх пор,
несмотря на высокую бризантность и способность желатинировать нитро-
клетчатку, ни один из них не нашел никакого применения.
5. Тетранитрофенол и пентанитрофенол
По Б л анке м а3 2, 3, 4, 6-тетранитрофеиол получают в виде светло-
желтых кристаллов нитрованием м-нитрофенола, который после 2-кратной
кристаллизации из сухого хлороформа плавится при 140° и около 240е'
энергично взрывает.
Бризантное действие тетранитрофенола сильнее, чем тетранитроани-
лина, подобно тому как бризантное действие тринитрофенола сильнее, чем
пикрамида.
Нитрованием 3, 5-динитрофенола удается получить продукт высшей
степени замещения, именно пентанитрофеиол — желтые кристаллы,
плавящиеся с разложением около 190° и при кипячении с водой превра-
щающиеся в тринитрофлороглюцин. Аналогичным способом Ф л юр-
шей м4 при нитровании с применением олеума получил пентанитро-
анилин.
1 G i u a, Riv. chim. scient. е industriale, 1930.
2 Герм. пат. 288655 и 289466 (1914).
3 Rec. trav. chim. Pays-Bas, 21, 254 (1902); реферат Chem. Zentralblatt
1902, II, 518.
4 J. Chem. Soc. Лондон, 1928, 3041.
IV. Нитропроизводные фенолов и их производных 415
6. Тринитрокрезол (крезилит)
В технике снаряжения боевых припасов применяется продукт,,
состоящий главным образом из 2, 4, 6-тринитрометакрезола
СеН - СНз • ОН - (ЬЮг)з; этот аналог пикриновой кислоты пла-
вится около 100е в желтую жидкость, также обладает кислот-
ными свойствами и способностью окрашивать животные ткани
в желтый цвет. Чистый тринитрометакрезол плавится при 109,5°;
при 20° 1 ч. его растворяется в 450 ч. воды.
Тринитрокрезол получают через крезолсульфокислоту, и если
в качестве исходного продукта взять л-крезол, то выход соста-
вляет максимум 178% против 225% теоретического. При при-
близительно равной чувствительности к удару тринитрокрезол
менее восприимчив к детонации и обладает несколько меньшей
взрывчатой силой, чем пикриновая кислота. Под названием «кре-
зилит» тринитрокрезол применялся прежде во Франции в виде
сплава с пикриновой кислотой; удельный вес сплава равен 1,76;
во время войны крезилит был вновь широко использован для
снаряжения снарядов.
Наиболее удобна в работе смесь из 40% пикриновой кислоты
и 60% тринитрометакрезола; эта смесь плавится при 85°, но и
при 65—70° остается еще пластичной и может быть запрессована
в любую полую форму. В литературе неоднократно упоминалось-
взрывчатое вещество, употреблявшееся в Австрии под названием
«э к р а з и т»; «экразит» не содержал крезилита, а представлял
собою или чистую пикриновую кислоту, или смесь ее с 10% ни-
тронафталина. Никогда не применялась под этим названием и
аммонийная соль, потому что пикрат аммония, так же как и три-
нитрокрезилат аммония, трудно детонирует и кроме того обе
соли растворимы в воде, что делает их применение весьма не-
удобным. Последним напоминанием об «экразите» явились ко-
лоссальные взрывы в Киеве, где летом 1918 г. были уничтожены
старые запасы австрийских боевых припасов.
7. Тринитрорезорцин, или оксипикриновая кислота
Тринитрбрезорцин, или оксипикриновая ки-
слота, называемая также стифниновой кислотой,
СеН(ОН)2(ЬЮг)з кристаллизуется в виде желтых призм, раство-
рима в 140 ч. воды и легко растворима в спирте и эфире. Темп,
пл. 175°. Оксипикриновая кислота дает кислые и нейтральные
соли, бризантность которых весьма велика, но потенциальная
энергия незначительна. Вследствие этого нейтральный тр и н и-
трорезорцинат свинца ' (тенерес) нашел техническое
применение в качестве вещества, облегчающего воспламенение
азида свинца. На примере тринитрорезорцина1 автор впервые
416 Взрывчатые нитросоединения ароматического ряда
доказал, что .нитросоединения, имеющие две или три гидроксиль-
ных группы, несмотря на высокое содержание в них кислорода,
уступают в отношении энергии веществам, содержащим одну
гидроксильную группу или совсем не содержащим ее (тринитро-
бензол).
V. Ароматические нитрамины
1. Пикрамид
Первым и простейшим сильным взрывчатым представителем этого
класса является трнннтроаннлнн, или пикрамид, который по
строению представляет соответствующий пикриновой кислоте триннтрофе-
ннламин С(|Н2 - NH2(NO2)s, нейтральное вещество оранжево-красного цвета,
нерастворимое в воде, имеющее темп. пл. 188°. Никакого практического
применения пока еще не нашел.
То же можно сказать о замечательно стойком 2, 4, 6-триннтроме-
тафенилендиамине1 2 *, который плавится при 288° и без заметного
изменения может выдерживать нагревание при 95° в течение 30 дней по
8 час. ежедневно.
2. Тринитрофенилметилнитрамин (тетранитрометиланилин, тетрил)
Тринитрофенилметилнитрамин, сокращенно тетрил, предста-
вляет собою не тетранитросоединение, как неправильно гласит
одно из его названий, а тринитросоединение, и имеет следующее
строение: ' I J t'i
/СН,
/^no2
O2Nf |NO2
Xno2
Впервые был получен в 1877 г. Мертенсом8; около
, 1906 г. его начали изготовлять в Германии; затем благодаря его
выдающимся свойствам он быстро вошел в практику, а во время
мировой войны приобрел военно-историческое значение в каче-
стве высокобризантного взрывчатого вещества.
Производство тетрила было неоднократно и обстоятельно опи-
сано 4 * * *. Для получения тринитрофенилметилнитрамина (тетрила)
1 Chemie und Sprengstoffideal, Z. f. Schiess- u. Sprw., 1916, 115; затем
E. von Herz, там .же, 1918, 368 и 385.
2 C. F. van D u in, диссертация, 1918, 79.
® Диссертация, Лейден 1877.
4 Langenscheidt, Z. f. Schiess- u. Sprw., 1912, 445; Rec. trav. chim.
Pays-Bas, 1917, 11—113; Lee Tanner, там же 1924, 26; Bain, Army Ordn.,
1926, 435—439 (Semi-Works Tetryl Plant); Ind. Chem. (Лондой), 1927, 304
-(Nobels Explosives Co.).
V. Ароматические нитрамины
417
в лаборатории по мнению автора может быть рекомендован сле-
дующий рецепт:
5C6H5N (CHs)2 + 26HNOS = 5C7H-N-Ofe + 5CO2 + 28H2O + 3N2
5 • 121,10 26 . 63,02 5 - 278,08
100 271 237 тетрила (теоретически!
Сначала в бензольное ядро вступают три нитрогруппы, потом
происходит окисление одной метильной группы и одновременно
вступает четвертая нитрогруппа, что сопровождается сильным
вспениванием нитруемой жидкости. В действительности однако
расход азотной кислоты составляет (эолее 271 вес. ч., так как
процесс сопровождается реакциями окисления и расщепления,
которые понижают выход до 215 ч. (90%) и меньше.
К 50 г диметиланилнна, .по большей части окрашенного в красновато-
коричневый цвет, помещенного в колбу Эрленмейера емкостью 400—500 см®,
постепенно приливается 500 г (= 272 см3) концентрированной серной кис-
лоты. Обычно бывает достаточно водяного охлаждения при взбалтывании
от руки; прибавление серной кислоты, особенно вначале, необходимо про-
изводить осторожно, контролируя температуру • термометром. Целесо-
образно поддерживать температуру не выше 40—50°, хотя временные пере-
гревы до 100° почти безвредны. После прибавления пятой части серной
кислоты и образования сульфата остаток кислоты играет уже роль раство-
рителя и поэтому может быть прилит быстро. Полученный таким образом
раствор диметиланилнна в серной кислоте окрашен в более
или менее темный оливково-зелёЬый цвет и даже после двухдневного хра-
нения заметно не темнеет.
При нитровании сернокислый раствор диметиланилнна медленно, по
каплям, приливают к 350 г {= 237 см3) 85%-ной азотной кислоты уд. в.
1,475, помещенной в 1%-л эрленмейеровскую колбу; прн этом достаточно
водяного охлаждения и простого взбалтывания .реакционной смеси, но
температуру необходимо контролировать термометром. При нитровании
происходит умеренное разогревание, которое легко регулировать. Темпе-
ратуре дайу повыситься до 35—40° и после добавления всего сернокислого
раствора диметиланилнна охлаждение прекращают. После этого в колбе
жидкость окрашивается в черновато-красный цвет, который вскоре стано-
вится грязновато-мутным, и затем при выделении мельчайших пузырьков
газа появляются кристаллы тетрила, всплывающие на поверхность жидко-
сти и собирающиеся на стенках стакана в виде светложелтого осадка. Тем-
пература чаще всего держится между 40 и 45°; если же реакция протекает
слишком быстро и с усиленным .вспениванием, то ее замедляют повторным
охлаждением водой. Через 20—30 мин. процесс в основном заканчивается,
но так как температура реакционной массы держится выше комнатной
довольно долго, что свидетельствует о незавершенности реакции, то через
несколько часов реакцию доводят до конца непродолжительным нагрева-
нием на водяной бане .при 60°. После охлаждения содержимое колбы при
энергичном перемешивании стеклянной палочкой выливается тонкой струей
в 2%—3 л холодной воды'; при этом тетрил равномерно выделяется в виде
светложелтого порошка. Приставшие к внутренним стенкам колбы кри-
сталлы после 2-кратного споласкивания холодной водой (необходимо осте-
регаться разложения и выделения нитрозных газов) и затем теплой водой
легко смываются и присоединяются к главной массе. Затем блестящая
кристаллическая масса отфильтровывается на нуч-фнльтре, промывается не-
сколько раз холодной водой и наконец—дважды горячей водой. Выход
составляет 208—209 г сырого продукта, или 217—218% от взятого диметил-
аннлина. Температура плавления сравнительно низка: 120—122°.
27 Зак. 3171.—Штетбахер.
418 Взрывчатые нитросоединения ароматического ряда
Для удаления остатков кислоты и понижающих температуру плавление
примесей 100 г сухого технического продукта растворяют в 300 см3 аце-
тона, добавляют несколько граммов измельченного карбоната аммония для
нейтрализации, сильно взбалтывают, фильтруют и медленно сливают при
перемешивании в литр дестиллиро ванной воды, которая почти полностью
выделяет из раствора тринитрофенилметнлнитрамнн. Отсасывают на нуч-
Рис. 173. Аппарат для сульфирова-
ния и нитрования со спускным краном
нз кислотоупорной стали (V2A):
У—серная кислота; 2—люк; 3—термометр;
4—впуск охлаждающей воды; 5—сток воды;
6— сток конденсата; 7—к нучу.
фильтре и после многократного про-
мывания водой получают порошок,
свободный от кислоты, имеющий темп,
пл. 127°. Для получения химически
чистого продукта необходимо еще
раз растворить в 3—4-кратном коли-
честве бензола, отфильтровать на го-
рячей воронке н оставить кристалли-
зоваться.
Вместо применяющейся обычно
азотной кислоты уд. в. 1,47—1,49 в
крайнем случае можно обойтись также
кислотой уд. в. 1,40. Например прн
интровании сернокислого раствора ди-
метиланилина, состоящего из 20 г
основания и 100 см3 концентрирован-
ной серной кислоты, смесью 130 см®
азотной кислоты уд. в. 1,38 и 50 см
серной кислоты уд. в. 1,84 получается
выход до 210%. Реакция, протекаю-
щая вначале медленно, при 40° бы-
стро переходит в бурную, так что
в пределах этой температуры реак-
ционную смесь необходимо охла-
ждать н перемешивать. Продукт,
слегка осмелившийся с поверхности,
окрашен в темножелтый илн корич-
невый цвет, но плавится также при
120—122° и, несмотря на этот чисто
внешний недостаток, вполне приго-
ден как взрывчатое вещество.
Опасность -'"технического изгото-
вления тетрила заключается в возмож-
ности быстрого скачкообразного по-
вышения температуры, которое мо-
жет повести к самовозгоранию или
взрыву реакционной массы, особенно
если процесс ведется при темпера-
туре около 85°. По окончании нитро-
вания реакционную массу охлаждают
и на следующее утро отделяют от-
работанную кислоту от всплывшего
на ее поверхность порошкообразно-
го тетрила. Тетрил промывается на
нуч-фильтре холодной водой до нейтральной реакции фильтрата. Затем сле-
дует 2-кратное кипячение с водой или реже — однократная промывка не-
большим количеством спирта, главным образом с целью удаления нестойких
примесей из сырого тетрила, благодаря чему продукт после перекристалли-
зации из бензола становится более светлым и стойким.
После промывки спиртом тетрил становится почти белым и
плавится при 127°. При перекристаллизации из 3—4-кратного ко-
личества бензола получается чистый продукт с темп. пл. 130е
V. Ароматические нитрамины
419
и темп, затвердевания 128,7°. Германский продажный тетрил пла-
вится в пределах 125—126°.
Стойкость тетрила считается отличной. Однако по
шведским данным (Бофоре) даже чистый плавящийся при
130° -продукт выдерживает пробу Эбля при 80° не более
50 мин. По Наулесу1 такая нестойкость объясняется при-
месью тетранитрофен и л-м етилнитрамина (лт-нитро-
тетрила), который образуется из содержащегося в диметилани-
лине монометиланилина и уже кипящей водой гидролизуется на
кислый тринитрофенилметилнитраминофенол и азотистую кис-
лоту. Аналогичный результат дает раствор соды, от действш
которого м-нитротетрил превращается в средний стифнат на-
трия, а незначительная часть тетрила одновременно переходит
Рис. 174. Сплав
50% пентрита.
50% тротила.
Недостаток кислорода—
42,1%.
Рнс. 174—176. 25 г каждого из указанных взрывчатых веществ подвергнуто дето-
нации капсюлем-детонатором № 8 в железном тигле на 1-мм железной пластинке.
Рис. 175. 70% тетрила.
30% тротила.
Недостаток кислорода—
55,4%.
Рис. 176. 80% пентрн-
нит, флегматизнроваи-
ный.
Недостаток кислорода—
13%.
даже в пикрат натрия. Исключительно этим объясняется кислая
реакция, «мнимая кислотность» этого основного нитрамидосое-
динения.
Свойства. Перекристаллизованный тринитрофенилметил-
нитрамин представляет собою рыхлый мелкий порошок светло-
желтого цвета. Удельный вес кристаллов равен 1,725. В воде
при 20° растворяются всего лишь 0,007%, в холодном спирте —
всего 0,5% тетрила; легко растворим в бензоле и особенно в аце-
тоне. Тетрил окрашивает кожу в красный цвет и довольно ядо-
вит. Воспламеняется при нагревании до 190° и быстро с шумом
•сгорает светлым ярким пламенем. Тетрил более чувствителен
к удару и легче детонирует, чем пикриновая кислота, вследствие
чего в больших зарядах он не совсем безопасен при стрельбе;
поэтому в крупных снарядах тетрил, подобно гексилу, приме-
няется в смеси с 30—40% тринитротолуола2. Эта смесь для сна-
1 Knowles s, J. Ind. Eng. Chem. XII, 246—248 (Du Pont de Nemours Co).
2 Taylor a. Rinkenbach, J. Ind. Eng. Chem. 1923, 73 (THT — тетрил),
там же, 1923, 1070 (пикриновая кислота—тетрил).
27=
420 Взрывчатые ншпросоединения ароматического ряда
ряжения приготовляется при температуре выше температуры
плавления тринитротолуола, после чего она набивается в какую-
либо полую форму и по охлаждении затвердевает в виде ком-
пактной массы, имеющей уд. в. 1,65. В таком виде тетрил во
время мировой войны явился первым взрывчатым веществом для
снаряжения торпед.
Но важнейшим применением тринитрофенилметилнитрамина
было применение его для детонаторов. Рыхлый порошок
под давлением в 2000—4000 ат прессовался в твердую, подобно
сере, блестящую шашку, которая легко детонировала от кап-
сюля-детонатора и вследствие высокого удельного веса (до 1,7)
обладала скоростью детонации около 7700 м/сек.
До введения пентрита и пентринита тетрил оставался наиболее
сильным, хотя и самым дорогим из применяемых военных взрыв-
чатых веществ. Его сила однако часто переоценивалась, так как
в действительности технический продукт, содержащий низко-
плавкие примеси, обладает меньшей энергией, чем химически чи-
стый, и дает расширение в свинцовой бомбе, равное всего 345 ел3
вместо 390 см3 для химически чистого вещества.
В новой патентной литературе1 встречается производное тетрила —
трннитрофеннлэтанолнитрамнннитрат, получаемый смеше-
нием fj-аминоэтилового алкоголя (этаноламина) СНеОН - CHeNHe и пикрилх^о-
рида с последующей нитрацией тринитрофениламиноэтанола. Этаноламин —
бесцветное густое масло с сильными основными свойствами, имеющее темп,
кип. 171° и удельный вес при 20е 1,022.
/N°2 NO,
[ I—
ХСН, —CH,NO3
no2^Jno,
Это жирноароматическое нитро co единение обладает повнднмому свой-
ствами, подобными свойствам тетрила, плавится при 126°, но вспыхивает
только при 187°, нерастворимо в воде, мало растворимо в спирте и легко
в ацетоне и бензоле. Так как его получение не только более сложно, но
и невидимому значительно дороже, чем получение тетрила, то тринитро-
фенилэтанолнитрамин, обладающий еще кроме того недостатком кислорода
в 35%, не имеет шансов на применение^ То же относится к нитрованным
ацильным производным моноэтаноламина, из которых динитродиэтанол-
нитратоксамид предложен в смеси с тринитротолуолом или тетрилом в ка-
честве материала для снаряжения
3. Тетранитроанилин
Это прекрасное по своим взрывчатым свойствам соединение
было получено в 1910 г. Флюршеймом3 нитрованием м-ни-
1 Герм. пат. 530704 (1930), Ed. v. Herz; далее герм. пат. 514955, 516284,
517832, D у n a m i t AG.
2 Герм. пат. 543174 (1930).
3 Proc. Chem. Soc. London 1910, 81; герм. пат. 241697 и 243079; J. soc.
chem. Ind. 1921, 97—107.
V. Ароматические нитрамины
421
троанилина и описано как самое сильное из всех взрывчатых ве-
ществ ароматического ряда (рис. 29).
Автор, пользуясь данными Флюршейма *, повторил эти опыты
и нашел, что это настоящее, тетранитросоединение указанной
формулы строения чрезвычайно бризантно 2, однако очень мало
стойко и технической ценности не имеет.
NH2
Oon/'Sno.,
I
no2
Получить тетранитроанилин лучше всего по рецепту В ан-
Ду и н а8.
26 г анилина растворяют в 700 см3 высококонцентрированной серной
кислоты и прн —5° превращают в м-н итроанилин добавлением ни
трукмцей смеси, состоящей из 16 см3 азотной кислоты уд. в. 1,49 и 80 см8
концентрированной серной кислоты. После этого оставляют массу на 2 часа
в охладительной смеси, затем- добавляют 117 г высушенной и измельченной
калийной селитры так, чтобы температура не поднималась выше 50°, оста-
вляют на 24 часа, снова нагревают 1% часа при 50° и оставляют стоять
еще один день. Тетранитроанилин выделяется в виде желтоватого рыхлого
порошка, который отфильтровывают через стеклянную вату от кислоты
и промывают сначала 50%-ной серной кислотой, а затем водой до ней-
тральной реакции. Выход 26 г, темп. пл. 207° (с разложением).
Наилучшим растворителем для перекристаллизации тетранитро-
анилина является чистая ледяная уксусная кислота. Уже не
вполне безводный ацетон ведет к образованию 2, 4, 6-т р и ни-
т р а м и н о ф е н о л а (темп. пл. 178°). При растворении сырого
тетранитроанилина вследствие разложения примесей всегда вы-
деляются.нитрозные газы, которые по удалении при второй пере-
кристаллизации уже больше не появляются. Очищенный тетра-
нитроанилин имеет темп. пл. 217—220° и около 240° дает
вспышку с резким треском; зажженный продукт сгорает очень
быстро с шипящим красным пламенем.
Хотя тетранитроанилин по отношению к нагреванию оказы-
вается поразительно стойким и выдерживает иодкрахмальную
пробу при 70° более долгое время, чем нитроглицерин, но при
обыкновенной температуре тетранитроанилин совершенно не-
стоек. После 1—2-месячного хранения начинается его разложе-
ние с выделением кислых нитрозных газов, причем нитрогруппа,
находящаяся в метаположении (3), отщепляется. Эта четвертая
нитрогруппа настолько неустойчива, что уже при кипячении с во-
дой и даже с влажным ацетоном тетранитроанилин полностью
гидролизуется в 2, 4, 6-тринитраминофенол.
1 Z. f. Schiess- u. Sprw., 1916, 114, 187.
2 Там же, 1916, 114.
3 Rec. trav. chim. Pays-Bas, 1917, 115.
422 Взрывчатые нитросоединения ароматического ряда
Вследствие своей нестойкости тетранитроанилин до сих пор
не нашел никакого технического применения. Завод для произ-
водства тетранитроанилина, оконченный постройкой ко времени
перемирия 1918 г., не был пущен в эксплоатацию Ч Тем не менее
Флюршейму принадлежит заслуга подготовки своими рабо-
тами пути для получения современных высокобризантных взрыв-
чатых веществ.
4. Гексанитро дифениламин (гексил)
Гексанитро дифениламин, дипикриламин, имеющий строение,
изображаемое формулой
может быть получен по данным открывавших его химиков8
двумя (путями. По более простому рецепту, рекомендуемому для
лабораторных работ, исходным веществом служит дифениламин.
50 г грубоизмельченного дифениламина, помещенного в 1-л колбе,
растворяют при взбалтывании приблизительно в 500 см3 концентрирован-
ной серной кислоты (1,84), что происходит довольно быстро и сопрово-
ждается слабым разогреванием и потемнением содержимого колбы. Этот
раствор сернокислого дифениламина при постоянном взбалтывании по
каплям прибавляется из капельной воронки к 600 г >(=^33 см8) дымящей
азотной кислоты (1,5), помещенной в 5-л колбу. Немедленно наступает
интенсивная синяя окраска, характерная для известной реакции на дифе-
ниламин, и происходит повышение температуры, которую с помощью водя-
ного охлаждения поддерживают ниже 40°, а еще лучше ниже 30°. После
окончания прибавления сернокислого дифениламина образующийся в колбе
густой непрозрачный синий продукт реакции осторожно нагревают на во-
дяной бане. Как только начнется реакция, сопровождаемая саморазогрева-
ннем, колбу снимают с бани и при непрерывном взбалтывании следят за
начинающимся выделением нитрозных газов и сильным образованием пены;
по мере исчезновения синего окрашивания происходит выделение желтых
блестящих кристаллов гексаннтродифеннламнна. После того как «кипение»
азотной кислоты ослабеет и нитропродукт в виде объемистой массы выде-
лится на поверхности жидкости, смесь охлаждают и нацело выделяют
продукт, выливая реакционную смесь в 4—6-кратное количество холодной
воды, отсасывают на нуч-фнльтре и промывают сначала холодной, а потом
горячей водой — -в случае необходимости со взмучиванием и при кипячении
осадка с водой до нейтральной, реакции. Выход около 88 г сырого про-
дукта с темп. пл. 238°, что при расчете .на дифениламин составляет 175%
(теоретически 259,8%). Из кипящей азотной кислоты уд. в. 1,4 или кипя-
щей ледяной уксусной кислоты, являющихся единственными приемлемыми
растворителями, гексанитропродукт вследствие незначительной растворимо-
сти перекристаллизовывается плохо, но при кипячении с азотной кислотой
1 Histcry of ti e Explosives Industry in America, Нью-Йорк 1927, 953.
2 A u s t e n. Eer.. 1250; Gt, ehm. Ber., 7, 1399 (1874).
V. Ароматические нитрамины
423
уд. в. 1,36—1,40 примеси растворяются, н продукт становится чище и пла-
вится при 249°.
Если применять, как указывается в некоторых рецептах, только 10-крат-
ное весовое количество серной кислоты, то после прибавления к азотной
кислоте масса легко затвердевает в кристаллическую кашицу, благодаря
чему могут возникнуть местные перегревы, особенно во время последую-
щего нагревания прн донитрованнн. Нитрование можно производить н
в обратном порядке, т. е. приливать азотную кислоту к сернокислому
дифениламину, однако выход прн этом, вероятно в результате окисления,
получается еще меньше.
Технический способ получения. Продукт, получаемый опи-
санным выше способом, чаще всего содержит небольшие количества масля-
нистых примесей; опасность воспламенения при его получении довольно
значительна. Поэтому в технике для получения больших количеств гекса-
нитродифеннламнна пользуются другим способом *, а именно конденсацией
1, 2, 4-х л о р д ни нт роб енз о л а с одним молем анилина в 2%-кратном
количестве спирта.
Прн сильном выделении тепла образуется асимметричный д и и и т р о-
днфеннламнн; образующаяся прн этом соляная кислота связывается
днннтрофеннламнном, и реакционная смесь застывает в темнокрасную массу
После нейтрализации мелом с добавлением воды днннтродифеннламнн выде-
ляется в виде мелких красных нгл, плавящихся прн 150—154°.
Дальнейшее нитрование до гексанитродифеннламина производится
в две фазы: первая, в керамиковых аппаратах — слабой, а затем в кислото-
упорных чугунных аппаратах — концентрированной азотной кислотой. Поль-
зование нитрующей смесью в данном случае невозможно, так как диннтро-
днфеннламнн нерастворим в серной кислоте н нитрование шло бы плохо.
Предварительное нитрование динитродифеннламина в симметричный тетра-
нитродифеннламин производилось в свое время в стойких к колебаниям
температуру керамиковых горшках; красное динитросоеднненне лопаточ-
ками вносят в 4—5-кратное количество предварительно подогретой азотной
кислоты уд. в. 1,33 и под конец нагревают до 90—100°. Масса переходит
в раствор, теряя прн этом красную окраску, и тетраннтросоединенне выде-
ляется нз слабой кислоты по охлаждении в виде грязножелтого порошка.
Тетраннтродифеннламнн (иголочки, темп. пл. 180—190°) отфильтровывается
от кислоты на нуч-фильтре или отжимается на центрофуге н непосред-
ственно с остатком азотной кислоты- подвергается окончательному нитрова-
нию. Целесообразно одновременно подвергать окончательному нитрованию
продукт, получаемый от нескольких операций Предварительного нитрова-
ния, и вести реакцию с избытком азотной кислоты 48° Вё в больших эма-
лированных нитраторах.
Введение шестой ннтрогруппы достигается с большим трудом; без
соблюдения известных условий, благодаря которым процесс непрерывно
развивается дальше, можно даже прн кнпяченнн с дымящей азотной кис-
лотой в течение нескольких часов не получить продукта с хорошей темпе-
ратурой плавления. При работе же по способу Ван-Дуина в лаборатор-
ных масштабах шестая ннтрогрунпа (вступает в ядро легче, если только
брать концентрированную азотную кислоту с удельным весом выше 1,49.
1 Р. A. D am е. J. Am. Chem. Soc., 1919. 1013; Z. f. Schiess- u Sprw.,
1921, 19.
424 Взрывчатые нитросоединения ароматического ряда
После охлаждения отсасывают на нуч-фильтре, промывают небольшим ко-
личеством сначала концентрированной, потом слабой азотной кислоты и
наконец — водой. Промывка гексанитродифениламина небольшим количе-
ством азотной кислоты имеет целью полное удаление небольших количеств
растворенных нитропродуктов, которые при непосредственном прибавлении
воды могут выделиться в виде грязных клейких веществ. Конечный про-
дукт, освобожденный от большей части кислоты, промывается при пере-
мешивании в особых промывных аппаратах, стабилизируется, отжимается
от воды на центрофугах и высушивается при 50—60° в сушильных шкафах.
Отработанная кислота от второй стадии нитрования и азотная кислота,
служившая для первой промывки, применяются вместо свежей кислоты для
предварительного нитрования.
Гексанитро дифениламин представляет собою чистый желтый
кристаллический, сильно пылящий порошок, плавящийся в сыром
виде при 238°, а после перекристаллизации — при 249° с разло-
жением. Шведский гексил, плавящийся не ниже 240°, выдержи-
вает пробу Эбля при 135° не менее 60 мин. и является следова-
тельно значительно более стойким, чем тетрил. Нерастворимый
в обычных растворителях, если не считать эпихлоргидрина, явля-
ющегося для него лучшим растворителем, гексанитродифенил-
амин можно перекристаллизовать из дымящей азотной кислоты
и с значительно худшими результатами — из ледяной уксусной
кислоты. Он обладает кислыми свойствами и дает соли, из кото-
рых аммонийная соль под названием «ауранция» (Aurantia) уже
давно известна как красящее вещество. Гексанитродифениламин
является наиболее неприятным и ядовитым взрывчатым
веществом; его пыль, даже в едва заметных количествах, уже
через час вызывает воспаление слизистой оболочки носа и осо-
бенно глотки, т. е. катар горла, который через 1—2 дня исче-
зает. Как кожный яд и отвратительная желтая краска, гексил
значительно хуже пикриновой кислоты, и кажется весьма стран-
ным, что это взрывчатое вещество, по своему действию занимаю-
щее среднее положение между тротилом и тетрилом (рис. 16—18),
вообще изготовляется еще до сих пор. -
Раньше на гексил обращали мало внимания; во время же
войны он нашел применение главным образом в качестве бри-
зантного материала для снаряжения торпед и морских
мин. В смеси с 30—40% тринитротолуола1 он образует
мягкую пластичную массу, которую в теплом виде можно удобно
запрессовывать в любую полую форму, но уже при температуре
немного ниже температуры плавления тротила эта масса стано-
вится монолитным твердым телом.
Такие разрывные заряды, которые в настоящее время приго-
товляются некоторыми заводами (шведский «новит»), позволяют
при плотности, достигающей 1,70, получить такую концентрацию
взрывчатого вещества, какая до сих пор не достигалась ни
в одном заряде мин. И так как скорость детонации этого взрыв-
чатого вещества несколько превосходит скорость детонации тро-
Герм пат 315306 и 315303.
V. Ароматические нитрамины
425
тила, то понятно, что подводное взрывное действие таких гекси-
ловых зарядов заметно, хотя и не очень много, превосходит дей-
ствие других взрывчатых веществ.
Наряду с симметричным гексанитродифениламином В а н - Д у и н полу-
чил еще 2, 4, 6, 2', 3', 4'-гексанитродифениламин, имеющий темп. пл. 274°.
Последний однако обладает одной подвижной нитрогруппой и
уже после часового нагревания при 95° дает сильную реакцию с иодкрах-
мальной бумажкой, между тем как дипикриламин нисколько не изменяется
даже после 240 час. нагревания. Кроме того это соединение еще более
ядовито, чем симметричное.
К тому же классу гексанитросоединений принадлежат еще сле-
дующие соединения, запатентованные незадолго до войны и во
время войны.
5. Гексанитродифенил
Гексанитродифенил *, простейший и одновременно сильнейший
представитель этого класса соединений, «удвоенный тринитробензол», был'
получен обработкой раствора тринитрохлорбензола в толуоле или нитро-
бензоле медью, взятой приблизительно в количестве */« от веса тринитро-
хлорбензола. После окончания реакции растворитель отгоняется с водяным
паром, CueCIe удаляется промыванием разбавленной соляной кислотой, и
гексанитродифенил перекристаллизовывается из азотной кислоты. Он обра-
зует светложелтые кристаллы, совершенно нейтрален, стоек и мало чувстви-
телен к толчку и удару. Температура вспышки выше 320°, темп. пл. 230°.
Его взрывчатое действие приблизительно на 10% выше действия гекса-
нитродифениламина и еще выше по сравнению с пикриновой кислотой.
6. Гексанитродифенилоксид
Гексанитродифенилоксид (2, 4, 6, 3', 4', б'-гексанитродифе-
ниловый эфир) получается нитрованием при 100° 2, 4, 6, З'-тетранитроди-
фенилового эфира1 2 (приготовляемого из м-нитрофенола и пикрилхлорида).
Он плавится при 227°, нерастворим в воде и по патентным данным очень
стоек при хранении.
7, Гексанитродифенилсульфид (пикрилсульфид)
Гексанитродифенилсульфид был получен обработкой раствора 100 кг
1 -хлор-2,4,6-тринитробензола в 500 кг спирта 50 кг тиосульфата натрия
в присутствии 19 кг углекислого магния3. Выход около 80%; по В а н-
Д у ину4 плавится при 234°; трудно растворим в спирте и эфире и легко
в ацетоне.
8. Гексанитросульфобензид
Гексанитросульфобензид, или правильнее—гексанитродифенилсульфон,
СвН2(МО2)з — SO2 — CeH2(NO2)3 получается окислением гексанитродифенил-
сульфида азотной кислотой ®. Желтовато-белые нейтральные, нерастворимые
в воде кристаллы, стойкие в отношении нагревания и плавящиеся при 307°.
Это соединение, как и гексанитродифенилсульфид, неоднократно применя-
лось во время мировой войны, так как к его значительному взрывному
действию присоединялось отравляющее действие, вызываемое образованием
окислов серы. Германские авиационные бомбы частично содержали смесь-
равных частей тротила и гексанитродифенилсульфида.
1 Герм. пат. 286736.
2 Герм. пат. 281035.
3 Герм. пат. 275037.
’ Диссертация, стр. 46.
5 Герм. пат. 269826.
1
ГЛАВА ДВЕНАДЦАТАЯ
АММИАЧНОСЕЛИТРЕННЫЕ, ИЛИ БЕЗОПАСНЫЕ
ВЗРЫВЧАТЫЕ ВЕЩЕСТВА
Безопасными взрывчатыми веществами (Sicherheits-
sprengstoffe, explosifs de surete) в узком смысле слова называются
взрывчатые смеси, безопасные в обращении и допускаемые к пе-
ревозке по железным дорогам на льготных условиях; их пре-
обладающей составной частью является аммиачная селитра, ко-
торую они содержат в количестве 70—90%, и потому называются
также аммиачноселитренными взрывчатыми ве-
ществами. Антигризутные взрывчатые вещества по своему
составу также относятся к этой группе, хотя значительная часть
.из них не является безопасной в обращении в указанном выше
смысле и допускается к перевозке по железным дорогам с неко-
торыми ограничениями.
Безопасные взрывчатые вещества представляют собою сухие
порошкообразные, наощупь часто как бы влажные смеси, очень
малочувствительные к толчкам и ударам. Они совер-
шенно безопасны также в отношении искры или пламени; в боль-
шинстве случаев их воспламеняемость настолько незначительна,
что даже начавшееся горение дальше почти не распространяется
и чаще всего происходит затухание, так как аммиачная селитра
не представляет собою горючего вещества.
Большим недостатком всех аммиачноселитренных составов
является их чувствительность к влаге. Устранение
гигроскопичности и связанное с этим повышение постоянства
при хранении и по настоящее время все еще остается проблемой,
которая, как и получение пластичных аммиачноселитренных
взрывчатых веществ, не содержащих нитроглицерина, ожидает
своего разрешения.
Безопасные взрывчатые вещества, употребляемые в Германии
и с 1923 г. известные под названием аммонитов, чаще всего пред-
ставляют собою смеси азотнокислого аммония с нитронафтали-
нами [составы Ф а в ь е (explosifs Favier)] или вообще с нитро-
соединениями ароматического ряда, как например ди- и трини-
тротолуолом (германские донарит, альдорфит); к этим
•смесям в небольших кэличествах добавляется древесная или ра-
I. Аммиачная селитра, азотнокислый аммоний.
427
стительная мука для предотвращения слеживания. Кроме того
существует бесчисленное множество вариантов этих составов, со-
держащих часто немного нитроглицерина и образующих целую
гамму взрывчатых веществ от вполне безопасных в обращении
до антигризутных.
Углеродсодержащими компонентами могут служить, вообще
говоря, все горючие вещества, поскольку они образуют тесные
смеси и не дают маслянистых тестообразных составов. Указан-
ное ограничение в отношении углеродсодержащих материалов
основывается на том, что способность к детонации аммиачносе-
литренных взрывчатых веществ, .за исключением тех случаев, ко-
гда они содержат чистый или желатинированный нитроглицерин,
связана с их порошкообразным состоянием, причем имеются
в виду сухие порошки; как только порошкообразная масса спрес-
сована или благодаря употреблению жидких углеродсодержа-
щих веществ становится компактной, получаются отказы.
В качестве окислителей существенную роль играют также и
другие азотнокислые соли, прежде всего натриевая селитра, а
в последнее время и кальциевая, особенно в тех случаях, когда
безопасные взрывчатые вещества являются одновременно и анти-
гризутными. Равным образом в аммиачноселитренные взрывчатые
составы с целью оживления этих инертных смесей вводят в не-
больших количествах перекиси, хроматы, хлораты и перхлораты.
I. Аммиачная селитра, азотнокислый аммоний NH4NO3
Аммиачная селитра в прежнее время чаще всего приготовля-
лась путем нейтрализации подсмольной воды азотной кислотой,
полученной из чилийской селитры; в настоящее время она почти
повсюду получается искусственным путем из синтетического ам-
миака и продукта его окисления — азотной кислоты.
В чисто синтетическом процессе Габера-Оствальда1, например, при ко-
тором аммиак получается в газообразном виде, а азотная кислота — в виде
водного раствора, аммиак нагнетается под давлением 0,5—1 ат в азотно-
кислый раствор нитрата аммония, которым- он нацело поглощается. Одно-
временно с адсорбцией аммиака к раствору непрерывно приливают соот-
ветствующие количества азотнойг" кислоты; при этом требуется сильное
охлаждение, так как должна быть отнята не только теплота нейтрализации,
но также и теплота растворения аммиака. В последнее время Ф а у з е р1
стал -вести процесс под давлением с использованием выделяющегося в боль-
ших количествах тепла реакции для выпаривания растворов азотнокислого
аммония.
Как в этом, так и в других технически важных способах азотнокислый
аммоний получается в виде более или менее концентрированных растворов.
Для получения твердой чистой соли необходимо осветленные, профильтро-
ванные растворы подвергать выпариванию в вакууме, причем в последнее
время на первый -план выступило непрерывное выделение соли.
1 U 11 m а п п, Encycl. т. I, стр. 436.
- Ind. chimica 1931, 870—875.
428
Аммиачноселитренные вещества
Ни одна соль не производится в настоящее время в таких гро-
мадных количествах, как азотнокислый аммоний; общая миро-
вая продукция синтетических азотнокислых солей достигла
в 1928 г. максимума, а именно 1 838 600 т связанного азота, из
которого на долю Германии приходилось 38,1, а на долю Аме-
рики 37,8%.
Свойства. Азотнокислый аммоний представляет собою
бесцветные, очень гигроскопические кристаллы, расплывающиеся
во влажном воздухе; удельный вес его равен 1,64—1,79
(обычно' 1,73); в воде растворяется чрезвычайно легко, причем
происходит сильное охлаждение; в спирте растворим также до-
вольно легко; 100 г воды растворяют при 0е 118, при 25° 214,
при 40° 297 и при 100° 871 г соли. При медленном охлаждении
соль кристаллизуется в виде ромбических призм, при быстром —
выделяется в виде длинных гибких нитей. В отличие от других
солей аммиачная селитра обладает замечательным свойством
изменять свою структуру, т. е. при умеренной тем-
пературе она попеременно то расширяется, то сжимается. Эти
изменения структуры происходят в трех точках перехода,
а именно при 32, 84 и 125°. При нагревании (особенно в присут-
ствии небольшого количества влаги) происходит расширение и
удельный вес уменьшается. Если желательно обойти эти струк-
турные изменения, то рекомендуется селитру сильно высушить
при температуре выше второй точки перехода, т. е. 84°, и затем
тщательно укупорить.
При повышении температуры соль улетучивается (возгоняется)
и разлагается: выше 90° наблюдаются уже потери в весе, при
166° происходит плавление и около 200° соль разлагается. При
240° разложение происходит все еще медленно, при 290° —
быстро и при 300° — уже энергично. От 240 до 290° выделяются
главным образом ЫгО и НгО, а в остатке образуются ЫНз и
HNO31; при температуре выше 300° аммиачная селитра дает
вспышку, причем образуются вода и закись азота. В зависимости
от температуры и начального импульса азотнокислый аммоний
может 'разлагаться весьма различным образом, причем количе-
ства образующихся газообразных продуктов и количества выде-
ляющегося renjfa изменяются. Таким образом аммиачная селитра
сама по себе является взрывчатым веществом, но конечно весьма
малочувствительным; явление взрыва может иметь место только
при сильном детонаторе и в прочных оболочках или в случае
самоинициирования при взрыве отвердевшей при хранении массы
соли. Историческим примером взрыва в указанных условиях
является катастрофический взрыв в Оппау 21 сентября 1921 г.
на складе, в котором хранилось 4500 т искусственных удобрений,
представлявших собою смесь сульфата и нитрата
1 J. Chem. Soc. (Лондон), 1932, 725—736.
I. Аммиачная селитра, азотнокислый аммоний 429
аммония; взрыв произошел при раздроблении этой смеси
сильными зарядами взрывчатых веществ.
Разложение этой смеси происходит по уравнению:
2NH4NO3 + (NH4)2SO4=8H2O -|- SO2 -р 3Na -р 74,2 кал (=254 кал/кг}
54,8% 45,2%
Хотя эта смесь, предназначающаяся для целей искусственного
удобрения, чрезвычайно малочувствительна и может детониро-
вать лишь при особо форсированных условиях, тем не менее
вследствие неблагоприятного стечения обстоятельств такой слу-
чай все же имел место незадолго до катастрофы в Оппау —
26 июля 1921 г. — в Кривальде, где в аналогичных условиях взо-
рвался вагон с чистой аммиачной селитрой Ч
Рис. 179. Гексо-
ген 61,2%. Перхлорат
аммония 38,8%.
Рис. 177. Гексо-
ген 48%. Аммиачная
селитра 52%.
Рис. 178. Гексо-
ген 67,6%. Хлорат
натрия 32,4%.
Рис. 177—179. 50 г каждого из указанных взрывчатых веществ
подвергнуто детонации капсюлем-детонатором № 8 в железном
тигле на 7-м.м железной пластинке.
После несчастного случая, происшедшего в Оппау, на взрыв-
чатое разложение были исследованы другие неорганические
аммонийные соли. Результаты этих исследований приведены
в табл. 30 (см. след, стран.).
Судя по этим данным, перхлорат аммония при любых усло-
виях должен был бы развить меньшую энергию, чем азотно-
кислый аммоний при полной детонации. В действительности же
все перхлоратные смеси по своему взрывчатому действию пре-
восходят соответствующие селитренные смеси, в чем можно убе-
диться при взгляде на рис. 177—179, а также 194—196.
То, что перхлорат аммония в самом деле по своему взрывча-
тому действию стоит выше нитрата аммония и что этот факт не
связан с повышенным содержанием гексогена, представляющего
собою индивидуальное химическое соединение и могущего обес-
печить больший эффект по сравнению с аммиачноселитренной
смесью, лучше всего доказывает пониженный взрывной эффект
1 К a s t, Uber explosible Ammonsalze, Z. f. Schiess- u, Sprw., 1926 и 1927,
оттиск, 27 стр. и 12 рис.
Аммиачноселитренные вещества
ТАБЛИЦА 30
Данные, характеризующие взрывчатые свойства важней-
ших аммонийных солей (по Касту)
Теплота взрыва б. кал!кг Расшире- ние СЛ43 Температу- ра взрыва Объем га- зообразных продуктов на кило- грамм в л Скорость детонации Шеек) Проба нагрева- нием в метал- лической бане (5 г)
Азотнокислый аммо- ний (неполное раз- ложение) Азотнокислый аммо- ний (полное разло- жение) Перхлорат аммония Хлорат аммония (не- устойчивый) . . . Азотистокислый ам- моний Азид аммония . . . 207 350 266 459 803 1040 165—190 220 220 245—255 800° 1230° 1180° 1850° 2210° 1400° 945 980 810 828 1050 1148 1200—1500 2000—2500 ок. 3000 3300 ок. 4000 Разлагается при 180—220» выше 250° вспенивается с в ыделением окислов азота Выше 300° выдел яются окислы азота При 130° во- спламеняется и сгорает с шипением
Важнейшие уравнения разложения нитрата аммония:
на килограмм
кал
газообраз- -
ных про-
аукюв
1. При нагревании выше температуры плавления:
NH4NO3 = 2HjO (парообразн.) -f- N30 4- 30 б. кал . . . 838 375
2. При неполной детонации:
8NH4NO3 = 16Н2О (парообразн.) -f- 5N24-2NO.)-|-4NC) -f-
+ 132,6 б. кал............................'........... 945 л 207
3. При полной детонации в очень прочной оболочке под
действием сильного детонатора:
2NH4NO3 = 4Н2С) (парообразн.) -f-2N2-|- О2 + 56 б. кал 980 л 350
Разложение перхлората аммония под действием достаточно
сильного начального импульса выражается уравнением:
4МН4С1О4 = 6I UO (парообразн.) + 4НС1 + 5OS -|- 2N2 +
+ 123,2 б. кал ~...................................... 810 д 266
или
2NH4C1O4 = 4H2fc> -f- Cl2 + N2 + 2О2 -f- 76,6 б. кал при ।
меньшем объеме получается большее количество тепла '
и температура взрыва также выше, а именно равна
1410°............................................... 763 л 312
смеси, изготовленной на основе хлората натрия, ибо в этой
смеси гексогена содержится наибольшее количество, а сам хло-
II. Производство аммиачноселитренных взрывчатых веществ 431
рат натрия характеризуется чрезвычайно выгодным кислород-
ным балансом.
Вещества, заменяющие аммиачную селитру
Уже несколько десятилетий назад для замены чрезвычайно
гигроскопичной аммиачной селитры были предложены н и-
траты различных содержащих азот оснований;
благодаря тому что эти нитраты имеют те или иные преимуще-
ства, они все время являются предметом различных патентных
заявок; однако до сих пор эти суррогаты аммиачной селитры ни
разу не нашли практического применения.
Нитрат мочевины CO(NHe)e • HNOs вследствие своего кислотного
характера и недостатка кислорода, достигающего 6,5%, не имеет реши-
тельно никаких преимуществ. Несколько лучше нитромочевина
NOe • NH • СО • NHe, которая получается из предыдущего нитр'ата отня-
тием одной молекулы воды; однако преимущества, связанные с примене-
нием нитромочевины, не находятся ни в каком соответствии с расходами
по ее получению. То же самое справедливо в отношении кислого н и-
трата гидразина NeEU • HNOs и этилендиаминдинитрата (—СНе • NHe -
• HNOs)e, который кроме того очень гигроскопичен; расширение в свинцо-
вом цилиндре для нитрата гидразина составляет 320 и для этилендиаммн-
динитрата 345 см3 (К а с т).
Большего внимания повидимому заслуживают соединения, получаемые-
в последнее время с хорошими выходами действием азотной кислоты на
гуанидин1, а именно нитрат гуанидина и нитрогуанидин:
yNH2
С —NH • CN
^КН
дициандиамид,
темп. пл. 2Э7ЯБ°
nh4no3 ->
аммиачная
селитра
С—NHg • HNO3
'Чш
— н2о
гуанидинни-
трат
темп. пл. 217е
/МН,
С—NH • NO,
нитрогуанидин,
темп. пл. 232°
Нитрогуанидин получается действием сильно охлажденной серной кис-
лоты на гуанидиннитрат, причем температура реакции поддерживается
ниже 0°; в этой реакции происходит отнятие одной молекулы воды. Это
нитросоедйнение растворяется в воде при 20° всего в количестве 0,3% и,
судя по некоторым патентам, могло бы заменить аммиачную селитру в по-
рохах. Наконец следовало бы упомянуть еще о стойком перхлорате
гуанидина, представляющем! собою сильное взрывчатое вещество (рас-
ширение в свинцовом цилиндре 400 см3, скорость детонации почти
6000 м/сек при плотности 1,15).
II. Производство аммиачноселитренных взрывчатых
веществ
Приготовление этих взрывчатых веществ очень несложно и
состоит главным образом в простом смешении предварительно
подготовленной аммиачной селитры с соответствующим нитро-
соединением и добавлением некоторого количества ржаной или
древесной муки. Прежде, особенно во Франции, для этой цели
1 Smith, Sabetta a. Steinbach, J. Ind. Eng. Chem., 1931, 1124—1129.
432
Аммиачноселитренные вещества
употребляли меню- и динитронафталин, а позднее весьма под-
ходящий для данной цели, но очень ядовитый динитробензол;
в настоящее время в качестве углеродсодержащего компонента
пользуются тринитротолуолом, не имеющим ядовитых
свойств и запаха; Наряду с ним часто находит применение
также и динитротолуол.
Производство распадается на следующий непрерывный ряд
операций:
1) сушка аммиачной селитры,
2) измельчение аммиачной селитры,
3) смешение компонентов и остывание порошкообразной
массы в железных барабанах,
4) просеивание (зернение),
5) патронирование,
6) парафинирование патронов и пакетов.
1. Подготовка аммиачной селитры
Сушка и измельчение аммиачной селитры
производятся так же, как и в случае приготовления «добавок»
(Zumischpulver) в производстве динамита.
Для перевозки селитра укупоривается в деревянные бочки 1
весом 100—200 кг; бочки обыкновенно выкладываются бумагой;
укупоренная в них селитра почти всегда образует более или
Рис. 180. Паровой сушильный шкаф с циркуляцией воздуха.
менее прочную и влажную слежавшуюся массу, которую перед
тем, как передавать на сушку в шкафах, необходимо
измельчить в дробилке или деревянной толчее. Один из таких
сушильных шкафов, изготовленный из гкести и снабженный па-
ровыми нагревательными приборами, представлен на рис. 180.
Обыкновенно три, четыре и более таких шкафов связаны с одним
и тем же паропроводом. После того как селитра достаточно из-
мельчена, ее насыпают на плоские противни слоем толщиною
1 В настоящее время для укупорки аммиачной селитры успешно при-
меняются бумажные мешки. Прим. ред.
II. Производство аммиачноселитренных взрывчатых веществ 433
в 10 си и сушат при 50—70° в течение 24 час. после сушки еще
не остывшая селитра пропускается через мельницу «Экс-
цел ь с и о р» или, еще лучше, через дезинтегратор. Эти
мельницы устроены таким образом, что в герметически закрытом
чугунном корпусе вращаются навстречу друг другу два диска,
из которых каждый несет один или несколько рядов, располо-
женных по окружностям стальных штифтов. В мельницах «Экс-
цельсиор» и в дисмембраторах (дробилка с бильными пальцами)
один из этих дисков неподвижен, в дезинтеграторах же, измель-
чающих более совершенным образом, оба диска вращаются
навстречу друг другу со скоростью приблизительно 500—
1500 об/мин.
Из многочисленных образцов таких штифтовых мель-
ниц следует назвать мельницу «Перплекс», а также мель-
ницу’ Ideal-Memag, представляющую универсальный механизм
с неограниченными возможностями применения для материалов,
предназначаемых к измельчению (всевозможных структур и твер-
дости), в котором желаемая степень измельчения достигается
соответственным установлением зазора между зубьями.
Внутри герметически закрытого корпуса на скрытых в корпусах шари-
коподшипниках вставлен диск, снабженный билами.
При быстром вращении диска била проходят между несколькими ря-
дами штифтов, расположенными в крышке корпуса. Штифты представляют
собою отдельные ввинчиваемые зубья особого сечения; посредством махо-
вичка, расположенного на крышке, они могут быть утоплены во время
работы мельницы настолько, что в зависимости от обрабатываемого мате-
риала и желаемой степени измельчения может быть установлена
надлежащая ширина зазора между билами вращающегося диска и штиф-
тами. При этом сдвиг зубьев, расположенных на всех окружностях, про-
исходит на один и тот же угол, так что ширина зазоров от центра мель-
ницы к сетке все время становится меньше, и потому материал измель-
чается постепенно все мельче и мельче. Самые зубья с целью повышения
режущего действия и образования подходящих ударных поверхностен
имеют поперечное сечение, ограниченное большим числом граней; в случае
повреждения каждый из них в отдельности может быть заменен новым.
Мельница «Идеал» (Ideal-MemagiiiGhle) имеется четырех размеров; из
них мельница наименьшего размера весит 600 кт и делает до 3000 оборотов,
расходуя 6—8 л. с.
Грубое измельчение, сушку и тонкий размол селитры целесо-
образно производить в одном и том же хорошо отапливаемом
помещении. Тотчас по измельчении еще теплая селитра в коли-
честве около 120 кг навешивается в хорошо закрываемые желез-
ные барабаны и перевозится в мастерскую смешения для даль-
нейшей переработки.
Менее распространены шариковые мельницы. Хотя
они могут дать любую желаемую степень измельчения, однако
работа на них производится медленнее и стоит дороже. Так на-
1 Такой способ сушки аммиачной селитры редко применяется как
мало производительный; обычно селитру сушат в барабанных сушилках.
Прим. ред.
2В Зак. 3171. —Штетбахер.
434
Аммиачноселитренные вещества
пример загрузка 150 кг селитры с равной навеской шариков при
14 оборотах обрабатывается 2 часа; измельченный материал
после этого просеивается через сито с отверстиями в 0,2 мм.
Более тонкое измельчение аммиачной селитры, как показал опыт,
бесполезно и даже вредно.
Если аммиачную и особенно натриевую селитру подвергнуть очень
тонкому измельчению, то получается размол «вмертвую», т. е. в таком со-
стоянии они в смеси с некоторыми углеродсодержащими веществами те-
ряют способность V. детонации. Однако взрывчатая сила даже возрастает
в смысле приближения к бризантности, если только воспламенение доста-
Рис. 181. Мельница „Идеал"
(з-д Мемаг).
точно сильно. Например смесь 83*% на-
триевой селитры и 17% тротила после
2-часового измельчения в барабане еще
легко взрывает от капсюля-детонатора
№ 3, ио если измельчение продолжить,
то способность к детонации ухудшится,
пока после 4-часового измельчения не
исчезнет совершенно; наоборот, дли
смесей, содержащих калиевую селитру,
ослабление реакционной способности
можно заметить лишь после более дли-
тельной обработки. Если например трой-
ную смесь для изготовления дымного
пороха подвергать все более и более
длительной обработке под бегунами, то
плотность возрастает до некоторого пре-
дела и затем падает; так, гравиметри-
ческая плотность составляла в одном
случае:
после 1 часа обработки 0,394
» 3 „ „ 0,355
„ 7 „ „ 0,338
. 9 „ „ 0,352
Понижение плотности объясняется
тем, что с увеличением продолжитель-
ности измельчения составные части пороха переходят из кристаллического
состояния в аморфное и объем поэтому увеличивается. Выяснено, что по-
рох не выигрывает при этом в смысле качества. Аммиачноселитренные
смеси, измельченные более тонко, чем нужно, обнаруживают сверх того
неприятную особенность — склонность к слеживанию.
2. Смешение составных частей
Эта операция производится в соседней мастерской, в которой
устанавливается один или два аппарата для смешения. Раз-
молотые или достаточно измельченные компоненты загружаются
на ровный под сушильни порознь, и внутренняя подвижная часть
аппарата пускается во вращение с таким расчетом, чтобы ло-
патки, скребки и вальцы делали примерно 3 об/мин. Одновре-
менно во внутреннюю полость плиты пускается пар; предохрани-
тельный клапан снабжен грузом, рассчитанным на то, чтобы да-
вление пара не превышало 1РЛ ат. Неподвижные части тарель-
чатого аппарата изготовляются из чугуна, подвижные же части,
//. Производство аммиачноселитренных взрывчатых веществ 435
а также цилиндрические поверхности вальцов во избежание
искрения — из меди или латуни. В настоящее время алюминию
отдается предпочтение перед медью, так как этот легкий металл
менее подвержен действию аммиака.
Для изготовления донарита или сходного с ним а л ьд о р ф и т а
исходные материалы — тонкоизмельченная аммиачная селитра, гранулиро-
ванный тротил (в виде мелких гранул) и мука — смешиваются в требуемых
соотношениях при постепенном повышении температуры до 95—105°. Обра-
ботка закладки в 150 кг продолжается около часа. При температуре 80°
масса вследствие расплавления тротила начинает спекаться и довольно
Рис. 182. Мешатель тарельчатого типа с обогревом.
сильно пристает к тем или другим частям аппарата и прежде всего к валь-
цам; поэтому рабочий, наблюдающий за процессом, должен все время
алюминиевым скребком распределять обрабатываемую массу по поду. При
охлаждении массы до - температуры затвердевания нитросоединения она на-
чинает становиться рассыпчатой и светлеет; обработку продолжают еше
некоторое время и затем при 60—5()л выгружают смесь через отверстие
в дне аппарата. Выгрузка производится таким образом, что лопасти ме-
шалки работают и во время опорожнения аппарата, а взрывчатое вещество
поступает в подставленный железный или оцинкованный цилиндр.
При приготовлении донарита к массе добавляют немного воды; послед-
няя превращает муку в клейстер. После этого влагу полностью испаряют,
а сухой порошок смешивают в другом мешателе с нитроглицерином, причем
перемешивание ведется до тех пор, пока не будет достигнуто равномерное
поглощение и распределение нитроглицерина.
28-
436
Аммиачноселчтренные вещества
Донарит и альдорфит представляют собою светло-
коричневые порошки; первый из них при уплотнении несколько
слипается.
Производство безопасных взрывчатых веществ не предста-
вляет никаких затруднений; прежние неудобства, вызывавшиеся
добавлением жидких летучих нитросоединений, особенно ядо-
витых нитробензолов, отпали с тех пор, как добавление указан-
ных веществ было оставлено. Исчезла почти всякая опасность
взрыва; впрочем возможность в о с п л а м е н е н и я при ра-
боте на тарельчатом аппарате, как это показывает случай, про-
исшедший в 1914 г., все же имеется.
На одном из заводов, изготовлявших безопасные взрывчатые веще-
ства, из-за неисправного действия редукционного вентиля вследствие
перегрева произошло воспламенение закладки аммиачноселитренного
взрывчатого вещества, находившейся в аппарате; при этом погибло
двое рабочих, находившихся в мастерской и не успевших выскочить
из огня.
3. Просеивание (зернение), патронирование и парафинирование
Порошкообразная масса, приготовленная в мешателе, содер-
жит корки, комки или другие куски больших или меньших раз-
меров взрывчатого •,вещества, которые перед патронированием
необходимо отсеять, так как дозировочные приспособления
машин для патронирования дают точное наполнение только при
порошке однородного характера. Просеивание в случае сухих
(не содержащих нитроглицерина) безопасных взрывчатых ве-
ществ производится после кратковременного охлаждения в про-
стых цилиндрических ситах, в которых материал посредством
вращающихся щеток непрерывно отделяется от крупнозерни-
стого отхода. Отсев для закладки 150 кг альдорфита составляет
от одного до нескольких килограммов и колеблется в зависи-
мости от сноровки рабочего, обслуживающего мешатель; отсев
идет на переработку в следующую закладку или патронируется
для специальных целей, причем (вес и диаметр (патронов де-
лаются больше.
В аммиачноселитренных смесях, содержащих, как например
донарит, жидкие компоненты, масса спекается при охлаждении
в твердые корки и комья. Поэтому такие смеси перед патрони-
рованием необходимо измельчать (зернить), причем величина
зерна составляет в среднем 1 мм. Масса разбивается в неболь-
шой толчее, просеивается, сбрасывается в бункер и оттуда не-
медленно поступает на патронирование.
Патронирование, производившееся раньше ручным
способом, требовавшим множества операций и затраты времени,
выполняется в настоящее время на дозировочных (п а трени-
ровочных) машинах, отличающихся хорошей производи-
тельностью.
II. Производство аммиачноселитреНных взрывчатых веществ 437
Взрывчатый материал загружается сверху в открытую латунную во-
ронку и посредством стального винта (дозировочного шиека), вращающе-
гося в вороике, подается в бумажную гильзу, надетую снизу на хвост
воронки. Автоматическое приспособление, устанавливаемое на любой диа-
метр патрона, отмеривает заряд, поступающий в гильзу, и, как только
Рис. 183. Машина для патронирования.
патрон наполнен, винт движением ноги рабочего выключается; после этого
надевается новая гильза.
Снаряжение патронов требует некоторого навыка и сноровки; при
этом производительность работы зависит не только от рода взрывчатого
материала и диаметра гильзы, но прежде всего от машины, так что далеко
не безразлично, какой системой машин пользоваться.
Патронная гильза изготовляется из бумаги, разрезаемой иа
куски в виде трапеции; куски скатываются на полой деревянной трубке
таким образом, что косой срез образует на гильзе винтовую линию. Бла-
438
Аммиачноселитренные вещества
годаря этому края бумаги прилегают значительно более 'плотно, чем в слу-
чае прямого среза, располагающегося по образующей. Часть бумаги, вы-
ступающая примерно на 3 см за трубку, закручивается и загибается внутрь
трубки, после чего готовая гильза стягивается со скалки. Загнутая часть
образует дно .патронной гильзы; после снаряжения выступающий конец
бумаги, который тоже необходимо делать на 2, а еще лучше на 3 см
длиннее патрона, загибается и закрывает патрон.
Самыми употребительными диаметрами патронов являются 22, 25, 30
и 45 мм; размеры бумажной выкройки для гильзы 25-мм патрона: длина
16,5 см, высота трапеции 14,5 и 21,5 см.
Изготовленные таким образом патроны не отличаются по-
стоянством при хранении на воздухе. Все аммиачноселитренные
составы настолько чувствительны к влаге, что уже в течение
нескольких дней они поглощают значительное количество ее,
теряют способность к детонации и расплываются даже в жар-
кую летнюю погоду. Даже ,в закрытых пакетах, хотя и не-
сколько медленнее, взрывчатое вещество становится негодным
к употреблению. В случае примесей, особенно хлористого натрия,
в количестве более 0,5% поглощение воды аммиачной селитрой
ускоряется.
Для предохранения содержимого патронов от порчи готовые
патроны парафинируются простым погружением в рас-
плавленный парафин. Слой парафина предохраняет взрывчатое
вещество прежде всего от проникания «влаги, но всего на неко-
торое определенное время. Постоянство ‘при хранении улуч-
шается также, если всю 'картонную коробку (весом не более
2% кг), обклеенную бумажной лентой, также погрузить в пара-
финовую ванну. При таком способе предохранения безразлично,
применяется ли для изготовления гильз пергаментная или обык-
новенная бумага, если только концы патронов правильно закру-
чены. и загнуты, и на слое ‘парафина не обнаруживается никаких
трещин.
Чистый парафин вследствие своей хрупкости -не особенно
•подходит в качестве предохраняющего материала; поэтому
к нему прибавляют составы, содержащие смолы и воскообраз-
ные вещества (церезин), которые сообщают предохранитель-
ному слою мягкость и клейкость. Процесс парафинирования
осуществляется на отдельных заводах по-разному. Лучше всего
производить его таким образом, чтобы каждый отдельный пат-
рон обхватывался с обоих концов особым зажимом и чтобы
загнутые концы не расходились -в силу собственной упругости
бумаги и склеивались. Такие зажимы обыкновенно укрепляются
в количестве 8—10 штук на одной раме; после затягивания пат-
ронов рама погружается в парафин, а затем подвешивается над
ванной, пока избыток парафина не стечет и парафиновая обо-
лочка не затвердеет. Эта работа является несомненно несколько
хлопотливой, но дает прежде всего уверенность в том, что
концы патрона прочно схвачены затвердевшим парафином и не
разойдутся.
III. Свойства аммиачноселитренных взрывчатых веществ 439
Упаковка
Как упомянуто выше, парафинированные патроны (по 2-—
2’4- кг) укладываются в коробки, которые обертываются в бу-
магу и также покрываются слоем парафина. 20 коробок или
пакетов укладываются в прочный деревянный ящик и отпра-
вляются по назначению или в склад взрывчатых веществ. При-
нимая однако во внимание малую устойчивость этих веществ
при хранении, стремятся к тому, чтобы такие взрывчатые веще-
ства быстро- расходовались.
III. Свойства аммиачноселитренных взрывчатых веществ
Вследствие присущей аммиачной селитре способности изме-
нять структуру все без исключения аммиачноселитренные взрыв-
чатые вещества -обладают неприятным свойством слеживаться
(спекаться) и затвердевать, что сопровождается умень-
шением объема. Такое слеживание (спекание) и затвердевание
наступает в тех случаях, когда селитра или состав, содержащий
селитру, успели увлажниться во время изготовления и затем хра-
нились в теплом помещении. Затвердевание нередко достигает
такой степени, что патроны можно сломать или раздавить лишь
при значительном усилии. В этом случае они, естественно, те-
ряют способность детонировать и могут итти в дело лишь после
повторного измельчения. Этих затруднений можно избежать,
если подготовку селитры в летнее и зимнее время производить
в отапливаемом помещении и таким образом снизить до мини-
мума возможность превращений, влияющих на взрывчатые
свойства.,.
Плотность порошкообразных аммиачноселитренных
взрывчатых веществ мала; она составляет около 1; вследствие
этого действие их уступает действию динамитов, которые в 1%
раза тяжелее и которые независимо от этого являются более
сильными взрывчатыми веществами. Уплотнение оказывается
в данном случае недопустимым, так как набивка или прессование
затрудняют детонацию или делают ее невозможной. Сообщить
прессованному патрону способность к взрыву путем прибавле-
ния непрессованного взрывчатого вещества, как это имеет место
для некоторых составов Ф авье, можно лишь в отдельных
случаях, так как благодаря этому слишком затрудняется и удо-
рожается технологический процесс.
Впрочем было потрачено немало труда, чтобы сообщить ам-
миачноселитренным взрывчатым веществам наиболее высокую
мощность и изыскать такие смеси, которые возможно больше
приближались бы по своим 'показаниям -в бомбе Трауцля к ди-
намитам. -Однако эта задача заведомо ограничивается теми пре-
делами, которые свойственны аммиачноселитренным взрывчатым
440 Аммиачноселитренные вещества
веществам как таковым. Действительно, более высокая плот-
ность заряжания динамита, которая допускает шпуры меньшего
диаметра, желатинообразная, пластичная консистенция, предста-
вляющая больше удобства для заряжания по сравнению с по-
рошкообразными взрывчатыми веществами и наконец значи-
тельно большая надежность детонации большинства нитрогли-
цериновых взрывчатых веществ — вот те преимущества, с кото-
рыми невозможно сравнить безопасность в обращении, незамер-
заемость и дешевизну аммиачноселитренных взрывчатых веществ.
Поэтому, не изменяя основных свойств аммиачноселитренных
взрывчатых веществ, стремятся сообщить им лучшую способ-
ность к детонации и к передаче детонации путем добавления
не более 4% нитроглицерине; в Германии прибавление нитро-
Рис. 184. Аммиач- Рис. 185. Аммиач- Рис. 186. Аммиач- Рис. 187. Аммиач-
ная селитра 82,7%. пая селитра 78,7%. ная селитра 70,3%. ная селитра 33,6%.
Динитробензол Тротил 21,3%. Тетрил 29,7% Тэн 66,4%.
17,3%.
Рис. 184—187. 2,5 г каждого взрывчатого вещества одинаковой плотности под-
вергнуто детонации капсюлем-детонатором № 8; заряд помещался в ружейную
гильзу и подвергался взрыву иа 2,5-лои свинцовой пластинке (15 X 15 с.н).
глицерина к аммиачноселитренным взрывчатым веществам пред-
писано официально. Одновременно с повышением качества
в отношении детонации присутствие нитроглицерина несколько
понижает чувствительность селитры к влажности и незначи-
тельно повышает плотность (аммонит 1). Той же цели достиг
Каст прибавлением вместо 3—4% нитроглицерина 10% пер-
хлората калия; эта смесь под названием пертит 'Изготовлялась
и употреблялась во время мировой войны в огромных количе-
ствах. Это взрывчатое вещество детонирует уже от капсюля-
детонатора № 3, дает расширение в бомбе Трауцля, равное
380 см3, и достигает в патроне значительной плотности, соста-
вляющей 1,25.
На рис. 184—191 представлены две серии взрывов, при ко-
торых было взято по 2,5 г взрывчатого вещества указанной плот-
ности; заряды помещались в винтовочные гильзы и взрывались
медным капсюлем-детонатором № 8 на 21/2-лш свинцовых пла-
стинках (15 X 15 см). Как аммиачноселитренные, так и
хлоратные смеси были рассчитаны на полное сгорание. Пре-
III. Свойства аммиачноселитренных взрывчатых, веществ 441
несходство хлоратных взрывчатых веществ по сравнению с ам-
миачноселитрениыми смесями в отношении бризантности совер-
шенно очевидно. Странное исключение составляют смеси,
содержащие пентаэритриттетранитрат, вероятно по-
тому, что последний чрезвычайно быстро детонирует и, будучи
взят в количестве 66%, оказывает соответствующее влияние на
аммиачную селитру в отношении ее взрыва, между тем как зна-
чительно легче разлагающийся хлорат достигает той же самой
высокой скорости разложения уже при меньших скоростях
детонации ароматических нитроссединений.
Можно предполагать, что в пентринитовых аммонжелатинах
аммиачная селитра разлагается с особой силой по неизвестному
Рис. 188. Хлорат Рис. 189. Хлорат Рис. 190. Хлорат Рис. 191. Хлорат
калия 70,9%. Ди- калия 65,5%. калия 54,8%. калия 20,55%.
нитробензол 29,1%. Тротил 34,5% Тетрил 45,2%. Тэн 79,45%.
Рис. 188—191. 2.5 г каждого взрывчатого вещества одинаковой плотности под-
вергнуто детонации капсюлем-детонатором № 8; заряд помещался в ружейную
гильзу и подвергался взрыву на 2,5-жж свинцовой пластинке (15 X 15 см).
уравнению, после чего происходит весьма энергичная реакция
с продуктами взрыва тетранитрата.
Как уже было показано с помощью рис. 24—28, аммиачносе-
литренный состав обнаруживает тем более резкое и бризантное
действие, чем больше кислорода содержит употребляемый для
составления смеси носитель углерода, т. е. чем сильнее выра-
жены в последнем взрывчатые свойства. Это явление легко
объяснить: взрывчатый компонент смеси, воспламеняемый
капсюлем-детонатором, в первую очередь действует на инертную
аммиачную селитру как детонатор и вызывает полную энергич-
ную детонацию всей смеси; в случае же обыкновенного носи-
теля углерода, как например угля, муки или нафталина, такое
возбуждение не имеет места, и взрывчатое разложение неви-
димому начинается с окислительного распада селитры. В э,том
отношении поучительной является сводка (табл. 31) на след, стран.
Так например промышленное взрывчатое вещество, называе-
мое динаммоном, представляющее собою смесь 91 % амми-
ачной селитры и 9% древесного угля, оказывается одинаковым
в отношении энергии с другим веществом — альдорфитом, в ко-
тором углеродсодержащий компонент заменен тринитротолуо-
442
Аммиачноселитренные вещества
ТАБЛИЦА 31
Расширение даваемое смесями различных нитросоедине-
ннйс аммиачной селитрой при условии полного сгорания
f Дииитро- наф талин 12,6% Трнннтро- нафталин 16,6% Лнннтро- толуол 14,9% Тринитро- толуол 21,5% Пикрино- вая кислота 30.60/,,
Расширение 295 313 323 329 393
Давление газообразных продуктов / 8633 8710 8692 8833 8933
Температура взрыва 2229° 2298° 12244° 2352° 2507°
лом. Вообще тринитротолуол до настоящего времени
является самым употребительным углеродсодержащим мате-
риалом, употребляемым для бесчисленного множества смесей, и
все остальные добавки и примеси, посредством которых с целью
удешевления пытаются заменить это дорогое тринитросоедине-
ние, составляют только небольшой процент. На рис. 192 и 193
представлено действие на свинцовые пластинки тринитротолуола
Рис. 192. Тринитротолуол. Рис. 193. Альдорфит.
и альдорфита, заряды которых весом 3 г .взрывались в ружей-
ных латунных гильзах. Особенно замечательно, что по срздне-
нию с чистым тринитротолуолом пробивная и дробящая сила
аммиачноселитренной смеси меньше; с другой стороны, не менее
характерна сила, с которой при взрыве альдорфита крупные
осколки глубоко и густо проникают в подкладку. Лучше иллю-
стрировать меньшую скорость детонации, но большую энергию
этого взрывчатого вещества — невозможно.
Более важное значение имеют однако попытки сообщить
безопасным взрывчатым веществам путем добавления неболь-
1 Schmerber.Z. f. Schiess- u. Sprw. 1917, 154.
111. Свойства аммиачноселитренных взрывчатых веществ 443
ших количеств нитроглицерина некоторые преимущества дина-
митов. В качестве самого совершенного представителя таких’
смесей можно рассматривать дон зрит, который наряду
с тринитротолуолом содержит еще 4—5% желатиниро-
ванного нитроглицерина. Более высокое содержание
последнего недопустимо, так как иначе взрывчатое вещество
перестало бы быть безопасным и не могло бы быть допущено
к перевозке по железным дорогам на льготных условиях. Ам-
миачноселитренные взрывчатые вещества, содержащие нитрогли-
церин, обладают большей плотностью, чем не содержащие его.
и могут быть прочно забиваемы в шпуры без опасения умень-
шить их способность к детонации.
В дальнейшем повышения ‘плотности заряжения пытались до-
стигнуть тем, что добавлением к взрывчатым смесям аромати-
ческих нитросоединений переводили их в более или менее пла-
стичное состояние. Такого рода желатинирующие средства
должны были иметь довольно высокую степень нитрования,
иначе способность к детонации утрачивалась. Чаще всего упо-
треблялась смесь, содержащая различные степени нитрации то-
луола или жидкий тринитротолуол, желатинированный нитро-
клетчаткой; получавшаяся таким образом вязкая и тягучая
масса примешивалась к взрывчатому веществу, сообщая ему
слабые пластические свойства.. В Германии’кроме того в каче-
стве желатинирующего основания успешно применялся трудно-
замерзающий >и малочувствительный д и н и тр о х л о р г и д р и н
(аммонжелатина).
Оригинальный способ повышения взрывчатой силы открыл
в 1899 г. Эека л ее1, применивший порошок алюминия. Неза-
висимо от «ero ф о н-Д е м а н в 1900 г. пришел к той же мысли
и впоследствии осуществил ее технически. Большая теплота го-
рения алюминия повышала температуру газообразных продук-
тов взрыва, а вместе с тем и работоспособность; такое объяс-
нение дал в 1888 г. Чепмен явлениям, происходящим в его
гремучих составах, содержащих магний. Для этих целей мо-
гут подойти, естественно, только такие металлы, сплавы или
карбиды, теплота окисления которых повышает температуру
газообразных продуктов взрыва; в противном случае происхо-
дило бы, наоборот, охлаждение газообразных продуктов и
уменьшение силы их расширения. Путем добавления к аммиач-
носелитренным взрывчатым веществам 10—30% тонко измельчен-
ного алюминия оказалось возможным приготовить совершенно
новый класс очень сильных и безопасных в обращении взрыв-
чатых веществ, получивших название аммоналов.
В свое время аммоналы нашли широкое распространение
в Австрии а во время войны они употреблялись там же для
* Англ. пат. 24377 на имя Венгеффера.
2 R. F o r g, Ammonal, Вена 1917.
444
Аммиачноселитренные вещества
снаряжения гранат и торпед вместо экразита («30%-ный толуол-
аммонал»), Менее бризантный «гражданский аммонал» был
введен затем (приблизительно с 1909 г.) в лесном и сельском
хозяйстве, где им охотно пользовались благодаря его раскалы-
вающим свойствам. Кроме Австрии аммоналом широко поль-
зовались и в Англии, где он нашел применение и во время
войны. Прибавление алюминия ни в какой мере не изменяет
малой чувствительности аммиачноселитренных взрывчатых ве-
ществ, но значительно увеличивает расширение в свинцовом ци-
линдре. Наряду с безопасностью при стрельбе аммонал заре-
комендовал себя особенно своим фугасным действием
в минах, которое превосходило фугасное действие мин, снаря-
женных обычными взрывчатыми веществами. Этим двум преи-
муществам аммонала, употребляемого для военных целей,
сопутствуют едва ли устранимые недостатки: во-первых, огра-
ниченное постоянство алюминия при хранении, и, во-вторых,
усадка разрывных зарядов, т. е. такое уплотнение в .момент вы-
стрела и при ударе о препятствие, 'при котором способность
к детонации значительно уменьшается, если не исчезает совсем.
В настоящее время алюминиевые аммиачноселитренные взрыв-
чатые вещества играют второстепенную роль. Так например
в новом германском списке горных взрывчатых веществ зна-
чатся только два типа аммоналов, а именно аммонжела-
тин а 2, содержащая только 1,5—3,5% алюминия, и аммиачно-
селитренное взрывчатое вещество (аммонит 5), содержащее
2—12% алюминия (или силицида кальция).
Широко известное взрывное действие аммонала не раз было
предметом спора*; так например в свое время в одном судеб-
ном процессе разбирался вопрос о том, во всех ли случаях
можно рассматривать большое расширение в бомбе Трауцля
как меру силы, дробящей снаряд Оказалось, что дро-
бящую силу этих смесей невозможно сравнить с быстро дето-
нирующими взрывчатыми веществами, как .например пикрино-
вая кислота, и что эта дробящая сила основана на особого
рода термической бризантности, являющейся резуль-
татом последующего нагрева газообразных продуктов
взрыва, вызываемого горением алюминия после окончания
взрывчатой реакции. Так как алюминий, входящий в состав
аммоналов, сгорает в результате типичной вторичной
реакции за счет кислорода образовавшегося углекислого
газа, то оказывается возможным только дольше поддер-
жать максимальное давление детонации, но не повысить его
в смысле мгновенного бризантного действия.
Среди многочисленных смесей, применявшихся для воен-
ных целей, следовало бы особенно отметить смесь из 40%
1Hofwimmer u. Heckel, BeitrSge zur Kenntnis des Ammonals,
Z. f. Schiess- u. Sprw., 1918, 169.
III. Свойства аммиачноселитренных взрывчатых веществ 445
аммиачной селитры и 60% тринитротолуола, которая по пред-
ложению Каста применялась в Германии в 1915 г. для -сна-
ряжения артиллерийских и им подобных снарядов. Позднее
смесь такого же типа под маркой а м мото л 40/60 ввели
англичане; эта смесь употреблялась в качестве весьма совершен-
ного суррогата тринитротолуола для снаряжения снарядов, вклю-
чая и снаряды самых крупных калибров. Аммотол 80/20 обладал
свойствами французского шнейдерита и в то же время соответ-
ствовал немецкому пертиту.
Нижеследующая таблица (Маршал л *) иллюстрирует
степень роста или понижения фугасного и бризант-
ного действия в зависимости от количества добавленной
аммиачной селитры:
Отклонена е
балистич.
Скорость
детонации
маятника {м;сек)
100
95
116
127
7300
7000
6400
4800
Пикриновая кислота
Тринитротолуол . .
Аммотол 40/60 . . .
80/20. . .
ТАБЛИЦА 32
Состав некоторых важнейших аммиачноселитренных
взрывчатых веществ
Аммиачная селитра...........
Натриевая селитра..........
Перхлорат калия...........
Тринитротолуол..............
Смесь три- и дииитротолуола .
Динитронафталин ............
Тринитронафталин............
Ржаная мука................
Древесная мука..............
Уголь (порошок)............
Алюминиевый порошок ....
Нитроглицерин..............
Взрывчатые
вещества
Фавье
87,4
12.6
15
58
27
Военные взрыв-
чатые смеси
40
60
* Explosives, 1932, 171.
ГЛАВА ТРИНАДЦАТАЯ'
ХЛОРАТНЫЕ ВЗРЫВЧАТЫЕ ВЕЩЕСТВА (ШЕДДИТЫ)
История хлоратных взрывчатых веществ начинается с 1788 г.,
когда Бертолле предложил новый порох \ состоявший из
75% хлората калия, 12,5% серы и 12,5% древесного угля; при
испытании этого пороха произошло тяжелое несчастье. В 1849 г.
проблемой хлоратного пороха снова занялся О ж а-н д р; его
«белый порох», состоявший из 2 ч. хлората! калия, 1 ч. сахара и
1 ч. -кровяной соли, дал новый толчок к дальнейшим оживлен-
ным изысканиям в этой области (разрывные заряды бомб фран-
цузских анархистов в 1892 г.).
В 1865 г. хлорат калия впервые встречается во взрывчатых
смесях, между тем как до э,того времени он употреблялся исклю-
чительно для воспламенения порохов. Спустя 4 года Блек взял
патент на состав для снаряжения торпед и гранат, содержавший
хлорат калия и серу, а в 1871 г. Шпренге ль предложил наз-
ванные его именем взрывчатые составы, из которых р е к а р о к
(смесь 79% хлората калия и 21% нитробензола) приобрел позд-
нее широкую известность благодаря исполинским взрывам
в нью-йоркской гавани. В 80-х годах прошлого столетия хлорат-
ные взрывчатые вещества развивались в различных направле-
ниях; появилось много разнообразных смесей, в которых хло-
рат калия уже полностью или частично был заменен перхлора-
том калия, перманганатом калия и другими солями, способными
выделять кислород.
Однако свое современное крупное значение хлоратные взрыв-
чатые вещества приобрели только с подъемом электрохимии
в середине 90-х годов, когда появилась возможность дешево и
в больших количествах получать хлораты электролитиче-
ским путем. В 1895-^1896 от. Кор бен в Шедде (Верхняя Са-
войя) построил для получения хлоратов электролитическим
путем завод, который вскоре стал регулярно производить зна-
чительные количества хлората калия и хлората натрия; чтобы
найти для них применение, стали фабриковать хлоратные взрыв-
чатые вещества. Химику этого завода Эрнесту Стриту вскоре
удалось приготовить эти взрывчатые вещества достаточно стой-
1 Ср. S р е t е г, Das Knallsalz von Fourcroy, Z. f. Schiess- u. Sprw., 1931, 372
и 1932, 332.
I Хлорноватокислый калий и хлорноватокислый натрий 447
кими и сравнительно малочувствительными к удару и нагреву;
вводя в их состав подходящий углеродсодержащий компонент, как
например нитронафталин и сгущенные масла, особенно касто-
ровое масло, оказалось возможным избежать постоянной
опасности, с которой было связано до тех пор производство, и
в то же время использовать более дешевый,- но гигроскопичный
хлорат натрия. Смеси, полученные при нагревании, давали при
охлаждении твердую массу, принимающую определенную форму;
впервые они были описаны в 1897г. по данным Стрита в па-
тентах Societe chimique & d’explosifs Berges, Corbin et Co в Гре-
нобле и по месту их производства получили название ш е д д и-
т ов.
Наряду с шеддитами начали также получать взрывчатые ве-
щества на основе перхлората калия; особые надежды
возлагались на перхлорат аммония, предложенный еще в 1895 г.
А л ь в и з и, отличавшийся постоянством и прн взрыве нацело
обращавшийся в газообразные продукты. Ко всем этим нов-
шествам присоединилось затем открытие Э с к а л е с а, устано-
вившего, что порошок алюминия благодаря выделению тепла
повышает взрывчатую силу таких смесей.
I. -Хлорноватокислый калий и хлорноватокислый натрий
Прежде хлорноватокислую соль получали пропусканием га-
зообразного хлора в горячий раствор щелочи:
6КОН + 3Ck = 5КС1 + КСЮз + ЗНаО.
При этом сначала образуется гипохлорит (3 моля), который
при температуре выше 30° распадается на хлорат калия и хло-
ристый кадий. Так как при работе по это,му способу’ 5/в дорого-
стоящего едкого кали превращается в малоценный хлористый
калий, ч'о вместо щелочи стали пользоваться известковым мо-
локом, а образовавшийся легкораствюримый хлорат кальция
подвергли реакции обменного разложения с хлористым калием.
В настоящее время хлораты получают исключительно электроли-
тическим путем; подвергая электролизу подогретые слабокислые рас-
творы хлористого калия или хлористого натрия, содержащие небольшое
количество соответствующей хромовокислой соли, смотря по надобности,
последовательно получают соответствующий гипохлорит, хлорат или пер-
хлорат. Преимущества такого способа заключаются прежде всего в удоб-
стве превращения естественных исходных материалов в требуемые про-
дукты, а также в том, что получающиеся при электролизе галоидные соли
можно вновь подвергать тем же превращениям.
В Шедде 24%-ный раствор хлористого калия подвергают электролизу
до тех пор, пока при температуре 75° хлорат не начинает выкристаллизо-
вываться в электролизере. После этого раствор спускают в ванны для
первой кристаллизации, а маточник, содержащий 1—3% хлората, по доба-
влении свежего хлористого калия снова поступает в электролизер.
После первой кристаллизации хлорат необходимо подвергать рафини-
рованию, т. е. очищать кристаллизацией до тех пор, пока содержание хло-
448
Хлоратные взрывчатые вещества
рида не станет ниже 0,05%. После этого кристаллы измельчаются на спе-
циальных мельницах. Хлорат калия, употребляемый для приготовления
взрывчатых веществ, должен содержать не менее 98,5% КСЮз и не более
0,5% влаги.
Подобным же способом получается при температуре 70° электролизом
раствора поваренной соли хлорат натрия; использование тока соста-
вляет 95%, но в среднем колеблется около 85%; использование энергии
составляет 60%.
Хлорат калия кристаллизуется большей частью в виде ли-
сточков или пластинок; в воде растворяется с небольшим погло-
щением тепла; .растворимость его в абсолютном спирте соста-
вляет только 0,8%; в хлороформе и эфире нерастворим.
Хлорат калия (хлорноватокислый калий) обладает холодя-
щим горьковатым вкусом, как и все соли калия; в больших
количествах ядовит. Кристаллизуется без кристаллизационной
воды; его удельный вес равен 2,34. Хлорноватокислый калий
представляет собою эндотермическое соединение, кото-
рое под действием энергичного импульса может мгновенно
разложиться по уравнению:
2КСЮз = 2KCI + ЗО2 + 19,6 б. кал.
Растворимость хлорноватокислого калия и натрия
в воде
( в граммах соли в литре)
КСЮ.. (122,56) NaClO3 (106,46)
0э 32,8 «/=1,02 612 «/= 1,39
20э 72,7 d = 1,05 720 «/ = 1.43
40’ 130 «/=1.07 820 «/= 1.47
100° 438 «/=1,22 1119 «/=1.60
104э 463 «7=1.23 — -—
(насыщенный
раствор) 122° — — - 1225 р = 1,65
При этом выделяется 80 б.кал на 1 кг и образуется 276 л
кислорода. Как показывает крупная катастрофа, происшедшая
в St. Helens, близ Ливерпуля , 12 мая 1899 г., хлорат калия спо-
собен в специальных условиях разлагаться со взрывом. Вслед-
ствие пожара, возникшего на заводе, загорелось и расплави-
лось 156 000 кг хлората калия, хранившегося в бочках; когда
склад обрушился, последовала мощная детонация, в результате
которой хлоратный завод и находившийся на расстоянии 150 м
сернокислотный завод были сравнены с землею. После этого
было подтверждено опытами, что нагретый до высокой темпе-
ратуры хлорат энергично взрывает как от толчка и удара, так
и в случае внезапного перегрева, разлагаясь при этом на хло-
ристый калий и кислород.
Температура плавления хлората калия равна 370е. Между 450
и 510° происходит медленное разложение по уравнению;
4КС1О3 = КС1 + ЗКСЮ,.
II. Перхлораты
449
Наряду с этим, особенно при быстром нагревании, всегда
происходит выделение кислорода, которое с повышением темпе-
ратуры усиливается, а в присутствии катализаторов, как напри-
мер окиси меди или перекиси марганца, совершается даже при
более низких температурах (способ получения кислорода). Из
всех окислителей хлорат калия дает наиболее взрывчатые смеси;
самой опасной является смесь Армстронга с красным фос-
фором, получение которого, как правило, сопровождается не-
счастными случаями.
Хлорат натрия, который в настоящее время вытеснил хлорат
калия, образует бесцветные, постоянные на воздухе, но очень
гигроскопичные кристаллы с значительным удельным весом, рав-
ным 2,49. Его растворимость- в 90%-ном спирте при 20° соста-
вляет 16,1 г на литр; температура плавления его равна 248°;
хлорат натрия при температуре 350е разлагается, как и хлорат
калия, с выделением кислорода.
II. Перхлораты
Расплывающийся перхлорат натрия NaClOj - НгО не
находит никакого применения во взрывной технике, но служит
исходным материалом для получения перхлората аммония и
перхлората калия. В лаборатории он может быть получен на-
греванием хлората натрия, в заводском же масштабе его полу-
чают исключительно электролитическим путем, причем
сначала получают хлорат натрия, а этот последний дальнейшим
электролизом при температуре 60—70° превращают в перхлорат.
Реакцией обменного разложения легкорастворимого перхло-
рата натрия с хлористым калием или с хлористым аммонием
в концентрированном водном растворе получают труднораство-
римые перхлорат калия и перхлорат аммония.
Маточный раствор отделяют на центрофуге, а соли высушивают
и измельчают. При получении перхлората калия нет необхо-
димости, чтобы весь хлорат натрия превратился в перхлорат;
в случае же перхлората аммония необходимо избегать даже
следов хлората натрия, так как иначе наряду со стойким пер-
хлоратом аммония образовался бы нестойкий хлорат аммония,
самопроизвольно взрывающийся через некоторое время.
Растворимость перхлоратов в воде
КС1О4..........
NH4C1O4........
NaClOrH,O .
0° 20°
7,9 18,0
115.6 208,5
1076(15°)
50° 100°
62,9 185,0 г/л
351,6 570,1 г/л
1234 —
Перхлорат калия образует бесцветные безводные кристаллы
Уд. в. 2,52. Он отличается большим постоянством, чем содержа-
щий меньшее количество кислорода хлорат, так как разлагается
29 Яви. 3171,—Штетбахер.
450
Хлоратные взрывчатые вещества
с поглощением тепла лишь при температуре около 600° по
уравнению:
KCIO4 = КС1 -|- 2Ог — 7,5 б. кал.
В отличие от перхлората аммония (стр. 430), который сам по себе
является уже довольно сильным взрывчатым веществом, пер-
хлорат калия совсем не обладает взрывчатыми свойствами.
III. Производство хлоратных взрывчатых веществ
Лабораторный способ приготовления шеддита
Один из особенно сильных изготовляемых типов шеддита имеет состав:
79% хлората натрия, 14% тринитротолуола, 2% динитротолуола и 5% ка-
сторового масла.
14 г кристаллического или гранулированного тринитротолуола расти-
раются деревянным пестом в глазурованной фарфоровой ступке с 2 г гра-
нулированного динитротолуола и 5 г касторового масла до тех пор, пока
не получится однородная паста. После этого прибавляют 79 г свежевысу-
шенного и тонкоизмельченного хлората натрия и перемешивают; опасаться
каких-либо явлений при этом излишне. Первоначально липкая масса при-
стает к стенкам и от времени до времени снимается роговым шпателем.
Уже через несколько минут образуется однородная смесь, которая, смотря
по цвету взятого три- и динитротолуола, имеет окраску от желтого до
коричневого цвета, влажна наощупь и .при сдавливании между пальцами
оказывается довольно пластичной.
Хлоратные взрывчатые вещества этого типа могут быть приготовлены
в малых количествах быстрее и с меньшими затруднениями, чем порошко-
образные аммиачноселитренные взрывчатые вещества, как например аль-
дорфит.
Производство в заводском масштабе протекает аналогично:
сначала низкоплавкие нитросоединения превращают в жидкое
состояние в эмалированных противнях с двойными стенками и
обогревом. После добавления касторового масла при темпера-
туре 60—70° получается маслянистый раствор, в который де-
ревянным совком всыпается тонкоизмельченный и просеянный
хлорат; перемешивание продолжается до тех пор, пока масса
станет однородной и исчезнут белые пятна хлората. Вследствие
легкости выделения кислорода и порошкообразного характера
хлората шеддиты, а равно перхлоратные взрывчатые вещества
не требуют такого тесного смешения как аммиачноселитренные
взрывчатые вещества. Однако и в данном случае мощность по-
вышается благодаря, насколько возможно, более тщательному
смешению; это особенно необходимо в том случае, когда горю-
чая составная часть сама по себе не представляет взрывчатого
вещества, как это было уже изложено выше (стр. 59). Масел
шеддита, получаемая в виде зерен, протирается через сито,
имеющее отверстия диаметром 0,6 мм, а отсев снова измельчается
вместе со следующей закладкой.
III. Производство хлоратных взрывчатых веществ 451
После выдерживания в течение одного или нескольких дней,
после полного затвердевания и кристаллизации просеянный ма-
териал доставляется в патронировочную мастер-
скую, где и патронируется механически или вручную. В целях
большей безопасности на многих заводах употребляют д е ре-
вя н н ы е ф о р м ы с центральным каналом, имеющим диаметр,
равный диаметру патрона; в эти формы вставляют открытые
с одного конца бумажные гильзы и постепенно наполняют их
массой, набивая ее деревянными пестами. После этого гильзы
закрывают, выталкивают патроны из деревянных форм и, укре-
пив в железной скобе, быстро опускают в нагретый до 80° п а-
рафин. Дав стечь парафину, укладывают готовые патроны
в картонные коробки по 2,5 кт в каждую, а эти последние свя-
зывают в пакеты по 10 штук и для отсылки по месту назначения
укупоривают в деревянные ящики.
Этот примитивный способ производства, при котором боль-
шая часть операций выполнялась вручную, без применения вспо-
могательного механического оборудования, а закладки соста-
вляли только 25 кг, считая на «порошкообразный шеддит»,
в 1911 г. был заменен Рубиным на вновь выстроенном заводе
в Листале (в Швейцарии) механизированным спосо-
бом производства, при котором первое время в изме-
ненных динамитных мешателях можно было смешивать до 200 кг
массы. Несколько позднее Рубин механизировал и патрони-
рование, производимое аналогично патронированию аммиачно-
селитренных взрывчатых веществ, но в соответственно изменен-
ных дозировочных машинах. Оба механизированных • процесса
заимствованы другими странами, например Францией.
Наряду „с порошкообразными шеддитами со времени миро-
вой войны изготовляют желатиниров ан н ы е хлоратные
взрывчатые вещества, причем сбыт их увеличивается. Заслугой
Рубина является то, что он >в течение многолетних опытов
разработал первые образцы практически пригодных и стойких
желатиншеддитов.
Производство слагается из весьма простых операций: 20—25% жидкого
или низкоплавкого нитросоединения предварительно желатинируются при
40° 4—5% нитроглицерина и 0,5—1,5% коллодионного хлопка, затем готовая
желатина обрабатывается в мешателе с необходимым количеством хлората
натрия или перхлората аммония; обработка ведется до тех пор, пока масса
не станет однородной. Патронирование производится в обычных дозиро-
вочных машинках с механическим приводом, принятых для желатинирован-
ных взрывчатых веществ.
Без добавки нитроглицерина желатинообразные шеддиты де-
тонировали бы слишком трудно. В отношении безопасности
в обращении эти взрывчатые вещества имеют некоторое преи-
мущество по сравнению с порошкообразными смесями, так что
они все более и более входят в употребление, особенно в строи-
тельстве штолен. Они дают хороший эффект во всякой влаж-
ной, не слишком твердой породе.
2'1
452
Хлоратные взрывчатые вещества
IV. Свойства
Шеддиты представляют собою мелкозернистые мягкие массы
желтого цвета. Но в отношении пластичности они совершенно
несравнимы с желатиндинамитами, так как порошкообразная
масса только слеживается и легко рассыпается. В прежнее время
шеддиты обладали очень неприятным свойством затвердевать
и давать при хранении комья, что на новых образцах больше
не наблюдается. Точно так же очень редко наблюдаются слу-
чаи повышения чувствительности при раздавливании и к удару
в результате «цветения» шеддита тончайшими кристаллическими
иглами.
Постольку, поскольку хлоратные взрывчатые вещества не
содержат древесной или зерновой муки, прибавляемой для раз-
Рис. 194. Рис. 195. Рис. 196. Рис. 197. Чистый
ТНТ21.3%; NH4NO3 ТНТ37,9%; NaClO, ТНТ 1,5%; NH4C1O4 ТНТ; d = 1,05.
78,7%; d= 1.2. 62,1%; d= 1,3. 68,5%; </=1.2.
Рис. 194—197. 50 г каждого взрывчатого вещества подвергнуто детонации кап-
сюлем-детонатором № 8 в железном тигле иа 7-мм железной пластинке.
рыхления, их удельный вес доходит до 1,6, как например в но-
вейших образцах желатиншеддитов, которым в настоящее
время отдается предпочтение даже в северной Африке. Боль-
шинство образцов этих составов достаточно, чувствительны
к детонации, взрываются уже капсюлями-детонаторами № 1—3
и передают взрыв, несмотря на содержание обволакивающих
твердые частицы масел, так же хорошо, как и аммиачноселитрен-
ные взрывчатые вещества. Расширение в свинцовом ци-
линдре меньше и в лучших случаях достигает 290 с/и8 по сравне-
нию с 390 с/и8 для аммиачноселитренных взрывчатых веществ;
сжатие же по данным Наума, наоборот, во всех случаях
больше и составляет 19—20 мм по сравнению с 16 мм для аммо-
нита 1, что подтверждается также на пластинках, представленных
на рис. 194 и 195, а особенно на рис. 184—191.
При всем тс£л хлоратные смеси ни в малейшей степени не
обладают выдающимися бризантными свойствами, которые ча-
сто им приписываются. Относительно высокая плотность заря-
жания влечет за собою, правда, местное повышение давления;
IV. Свойства
453
однако вследствие ограниченной энергии действие их в замкну-
том пространстве уступает в общем действию аммиачноселитрен-
ных взрывчатых веществ.
По чувствительности к удару шеддиты занимают
среднее место между динамитами и безопасными взрывчатыми
веществами. Опыты на копре с применением очень больших
падающих грузов показали, что от удара взрывают не только
слои, соприкасающиеся непосредственно с падающим грузом,
но также и соседние слои. Эндотермический хлорат, несмотря
на пропитывание маслами и прочие виды флегматизации, не
теряет своей склонности к преждевременному разложению.
ТАБЛИЦА 33
Составы старых и новых употребительных хлоратных
взр-ыв ч а т ы х веществ (ш е д д и т о в)
Французские и швей-
царские шеддиты
старые
новые
Германские
хлоратиты
80
10
52
•1
1
Хлорат калия . . ...........
„ натрия . ...............
Динитротолуол (жидк.)........
Нитроиафталин................
Касторовое „масло............
Древесная мука ..............
Парафиновое масло (керосин) . .
Коллодионный хлопок .........
Нитроглицерин................
70
23,5
79
15
6
79 — —
— 79 75
15 16 23,75
1. — —
5 5 —
1.5
5
Во время мировой войны хлоратные взрывчатые вещества
получили совершенно исключительное значение. В Германии
вследствие крайнего недостатка в селитре допускали применение
хлоратных смесей для всевозможных целей; они употреблялись
в больших количествах даже для снаряжения ручных гранат,
хотя опасность взрыва от прострела пулей не могла быть без-
1 Этот состав по новым германским правилам железнодорожного движения
1929 г. принят в качестве эталона; по нему определяется безопасность в обра-
щении с целью разрешения к перевозке ограниченных количеств шеддитов
(места до 200 кг}.
2 Тринитротолуол.
454
Хлоратные взрывчатые вещества
различна и для очень мужественных людей. В области граждан-
ской взрывной техники удалось понизить дробящее действие и
создать удовлетворительный суррогат черного пороха. Однако,
неподдающаяся понижению чувствительность к толчкам и уда-
рам приводила и в данном случае к постоянно повторявшимся
несчастным случаям, происходившим чаще всего при заряжании.
Нижеследующая диаграмма иллюстрирует ежегодную миро-
вую продукцию шеддитов с самого -начала их производства.
Согласно этой диаграмме продукция их быстро и постоянно
возрастала, во время же войны 1914—1918 гг. она испытала
исключительный подъем; в последующие годы благодаря запа-
сам, оставшимся после перемирия, произошло падение производ-
ства. Но вскоре опять начался резкий подъем, длившийся до
1929 г., после чего «кризис» снова внезапно привел к резкому
падению производства.
V. Перхлоратные взрывчатые вещества
Хотя перхлораты вследствие более высокого содержания
кислорода и большего постоянства безусловно превосходят хло-
раты, однако этот класс взрывчатых веществ не может конку-
рировать с хлоратными взрывчатыми веществами. С одной сто-
роны, производство их дороже, а с другой, по сравнению
с аммиачноселитренными взрывчатыми веществами, они более
чувствительны; оба эти момента сильно ограничивают промыш-
ленное применение перхлоратных взрывчатых веществ также и на
будущее время. Кроме того применению взрывчатых веществ,
содержащих перхлорат аммония, препятствует еще и то
обстоятельство, что они дают при взрыве неприятные содержа-
щие хлороводород газообразные продукты, для связыва-
ния которых необходим избыток нитрата; вследствие этого
давление соответственно падает, и взрывчатые свойства про-
дукта не выдерживают сравнения с довольно значительной
стоимостью его производства. И если, несмотря на это, в на-
стоящее время перхлоратным взрывчатым веществам отдается
предпочтение в форме смесей с селитрой и к ним добавляется
не менее 10% аммиачной селитры, то это прежде всего пресле-
дует цель, как например в пертите, улучшить их способность
к детонации и к уплотнению и тем самым приблизить их
к динамитам.
Производство перхлоратов ведется так же, как и хлоратитов,
причем мастерские также обносятся валами.
Перхлоратные взрывчатые вещества, за исключением Швеции
и Швейцарии, больше нигде не употребляются. В Германии они
изготовлялись в качестве взрывчатых веществ, предназна-
чавшихся для разработки горных пород, и -были известны под
названием перхлоратитов 1—3; основными исходными материа-
лами для их изготовления служили перхлорат калия и аммиач-
V. Перхлоратные взрывчатые вещества
455
Перхлоратные взрывчатые вещества
456 Хлоратные взрывчатые вещества
ная селитра, прибавлявшаяся в переменных количествах; однако
в новые списки горных взрывчатых веществ 1929 г. перхлоратиты
не были включены. Пластические перхлоратные смеси, как и
в других случаях, легче
детонируют при
-8000
-ЮОО
еооо
-500с
-4000
-3003
-2000
-1000
Я
Рис. 19S. Мировая продукция хлоратных взрыв-
чатых веществ а 1901—1931 гг.
г 9000
OcHHbi
НИЯ
и
добавлении 4% нитро-
глицерина. В Швейца-
рии отдают предпо-
чтение перхлорату ам-
мония и аналогично
шеддитам получают
этот сорт взрывча-
тых веществ с при-
менением касторового
масла.
Во время войны
взрывчатые ве-
щества с перхло-
ратом a M' м о
были приняты в ши-
роких размерах для
снаряжения мин
авиационных бомб; в
настоящее время они
употребляются для
снаряжения снарядов
(рис. 171) в виде пла-
стичного, трудно де-
тонирующего перам-
м о н а. Правда, эти
смеси больше подхо-
дят для фугасного
действия в ми-
нах, чем для б ри-
зантного дей-
ствия в снарядах.
Однако их производство удобно и возможно в любом месте, бла-
годаря чему в будущем они будут играть некоторую роль в каче-
стве. материалов военного значения, несмотря на то, что они и не
вполне безопасны в отношении обстрела (рис. 285).
В Англии для производства «бластина» изготовлялось в свое
время 60 т перхлората аммония в неделю.
ГЛАВА ЧЕТЫРНАДЦАТАЯ
ОКСИЛИКВИТНЫЕ ВЗРЫВЧАТЫЕ ВЕЩЕСТВА
(ОКСИЛИКВИТЫ) *
Первые опыты по применению жидкого воздуха для взрыв-
ных целей были произведены в 1897 г. по инициативе общества,
эксплоатировавшего способ сжижения воздуха, разработанный
Линд е. Еще раньше было известию, что углеродсодержащие
материалы, например такие, как хлопок, будучи пропитаны жид-
ким 1воздухом, взрывают от капсюля-детонатора подобно дина-
миту. Уже в 1884 г. Me вес обратил внимание на возможность
взаимодействия смесей сжиженных газов и горючих веществ,
носящего характер взрыва и протекающего с повышением давле-
ния. В 1889 г. Линде повторил свои опыты с этими не-
обыкновенными взрывчатыми материалами при постройке Сим-
плонского туннеля. В Бриге были смонтированы две установки
для сжижения воздуха, и с 28 мая по 12 сентября там же чрез-
вычайно интенсивно, производились подрывные работы, которые
однако были полностью прекращены, так как применение этого
способа во взрывном деле оказалось практически совершенно
невыполнимым. Весною 1900 г. Зидер по поручению о-ва хо-
лодильных машин Линде произвел 203 взрыва посредством
оксиликвитов; результаты получились невидимому более удовле-
творительные. Спустя семь лет была сделана еще одна попытка
применения оксиликвитов Линде при прорытии второго Сим-
плонского туннеля, но после безуспешных опытов от них окон-
чательно отказались.
Выполнение указанных выше работ привело однако к таким
усовершенствованиям, что в результате их Зидер добился
в известной мере положительного разрешения вопроса о приме-
нимости оксиликвитов. Несмотря на это, действительно практи-
ческое применение жидкого воздуха для взрывных целей после-
довало только во время войны 1914—1918 гг. Стимулом для
этого послужил недостаток азотной кислоты и прекращение
1 В США их обозначают тремя буквами LOX (Liquid Oxygen Explosives).
Прим. ред.
458
Оксиликвитные взрывчатые вещества
импорта химического 'сырья, что настоятельно требовало созда-
ния отрасли промышленности взрывчатых веществ, не связаннэй
с импортом. После того как выяснилось, что необходимые для
этих взрывчатых веществ исходные материалы, а именно жидкий
воздух, отходы в производстве сажи и переработки каменно-
угольной смолы, имеются в достаточных количествах, производ-
ство оксиликвитных взрывчатых веществ развилось довольно
быстро и получило в Германии и Австрии такое оформление,
которое позднее привело к разностороннему применению окси-
ликвитов.
1. Состав оксиликвитных взрывчатых веществ
Наиболее важная и вместе с тем трудная задача в применении
жидкого воздуха состояла первоначально в выборе горючего
поглотителя, который поглощал бы жидкий воздух в ко-
личестве по крайней мере в 4 и еще лучше в 5—6 раз большем
своего собственного веса. Об это препятствие разбивались все
первые попытки применения жидкого воздуха, так как вначале
для этой цели пользовались отчасти угольным порошком, от-
части хлопком или смесью обоих этих материалов. Гораздо
лучшими поглотителями оказались пробковая мука и
пробковый уголь; но вследствие дефицитности и высокой цены
пробки, понятно, нельзя было и думать об их широком техни-
ческом применении.
В настоящее время в качестве поглотителя чаще всего приме
няется сажа; среди углеродсодержащих веществ сажа является
наиболее рыхлым материалом; к ней добавляют такие коли-
чества углеводородов или металла в порошкообразном виде,
чтобы ее абсорбционная способность не падала ниже некоторого
приемлемого предела. Этими оправдавшими себя компонентами
являются керосин, парафин, антраценовое масло и сырой нафта-
лин; наряду с ними применяются также древесная мука, сера и
особенно порошкообразный алюминий. Сажа в чистом виде
получается в специальных печах при неполном сгорании сырого
нафталина или дешевых сортов дегтя, причем максимальный вы-
ход составляет 40%; с экономической точки зрения такой выход
является совершенно неудовлетворительным, равно как и потери
высококалорийной составной части этих продуктов — водорода.
Во время войны появился карбен, называемый также купре-
ном, представляющий собою продукт пирогенетической конден-
сации ацет и.л е н а; этот химически индиферентный объеми-
стый, подобный пробке, порошок обладает по отношению к жид-
кому кислороду, а также нитроглицерину большой поглотитель-
ной способностью. Но несмотря на непревзойденную энергию и
скорость детонации карбена в смеси с жидким кислородом, это
вещество до настоящего времени не смогло привиться на прак-
тике и занять место более дешевой сажи.
О к си ликвит ные взрывчатые вещества
459
Жидкий воздух* представляет собою светлоголубую жидкость,
кипящую около —190°, и сейчас же после сжижения содержит около
60__70% азота, однако при медленном испарении он непрерывно обога-
щается кислородом. Современные установки для сжижения воздуха с по-
следующей ратификацией его дают по меньшей мере 98%-ный жидкий
кислород с температурой кипения —183° и уд. в. 1,21. Вследствие непре-
рывного неустранимого никакими средствами испарения жидкий кислород
можно хранить только в открытых сосудах, лучше всего в эвакуиро-
ванных сосудах Дьюара с двойными стенками, в которых теплопро-
водность сведена до минимума. На
практике пользуются эвакуиро-
ванными металлическими
сосудами с двойными стенка-
ми, которые, имея чаще всего ша-
рообразную форму, подвешивают-
ся на пружинах в специальных
предохранительных оболочках. Так
как удовлетворительная изоляция
достигается лишь при давлении
ниже 0,01 мм рт. ст., то обыкно-
венно в эвакуированное простран-
ство между стенками сосуда у дна
внутреннего шара помещают до-
статочное количество активирован-
ного угля, который при налива-
нии в сосуд жидкого кислорода
охлаждается последним и погло-
щает при этом остатки газа из ме-
ждустенного пространства. В обы-
кновенных резервуарах жидкий
воздух непрерывно находился бы
® кипении и улетучился бы уже
через несколько минут. В эвакуи-
рованных же резервуарах и бал-
лонах для перевозки (с двойными
стенками) он сохраняется днями и
неделями, но, само собою разу-
меется, с известными потерями, со-
ставляющими в час 40 г кислорода
для 5-л баЯлона и 80 г — для 25-л
баллона, нли 0,3% содержимого;
в процентном отношении потери
тем меньше, чем больше количе-
ство жидкости, хранящейся в дан-
ном сосуде.
Piic. 199. Заливка жидким кислородом
оксиликвитных патронов в сосуде для
напитывания.
«Продолжительность жизни» оксиликвитного состава соответ-
ствует промежутку времени от момента извлечения напитанного
патрона до наступления идеальных условий сгорания вследствие
испарения избытка кислорода. Этот промежуток времени в за-
висимости от абсорбционной способности углеродистого мате-
риала, плотности набивки и диаметра патрона колеблется от 0
до 60 мин. В отдельных случаях максимум вообще недостижим,
так как абсорбент, например антрацитовый порошок, совершенно
не поглощает необходимого для этого жидкого кислорода. То же
* Получение его см. В. Waeser, Chem. Fabrik, 1932, 274 275.
460
Оксиликвитные взрывчатые вещества
самое впрочем — при определенной плотности набивки — имеет
место и в случае всякого другого, даже наиболее рыхлого угле-
родистого материала. Так например абсорбционная способность
патронов, содержащих сажу, возрастает самое большее в 3,5 раза
при наименьшей плотности набивки в 0,30 и всего только
в 2,4 раза при плотности набивки 0,40.
Неспрессованная сажа по своей абсорбционной способности
превосходит все остальные вещества; пробковая же мука
при той же самой степени рыхлости требует меньшее количество
кислорода (1,9 кг) и обладает наибольшей жизнеспособностью.
Согласно табл. 37 карбен достигает максимального
взрывного эффекта по истечении первой минуты, а сажа
по истечении восьмой, если для сравнения взяты патроны диа-
метром 35 мм и длиною 300 мм. После указанного времени взрыв-
ной эффект медленно падает до тех пор, пока через 30 мин. не
испарится весь кислород и взрывчатое вещество не превратится
в безопасный горючий материал.
ТАБЛИЦА 35
Поглотительная способность и количество жидкого
кислорода, необходимые для важнейших углеродистых
веще с т в
Горючее абсор- бирующее вещество Приблизительная формула Теплота горения (кал кг) Поглотитель- ная способ- ность Теорети- чески необ- ходимое количество 98%-ного кислорода на 1 кг поглотители
Карбен (купрен) . С23Ч10 9400 3,2 раза 3,0
Сажа " 0,ЗН2О 8000 6—7 . 2,5
Пробковая мука . СвН9О2 • 0,5Н2О 4600 6-7 , 1,9
Древесная „ С-НК1О. Н2О 4200 2,9 , 1,2
Торф Алюминиевый С10Н12О5 • 2Н2О 4000 2,7 , 1,4
порошок . . . А1 7290 около 1 „ 0,89
Антрацитовый по- 0,6 раза 2,6
рошок .... 8400
Сырой нафталин . —- 9500 1,0 . 3,0
Оксиликвитные взрывчатые вещества
461
462
Оксиликвитные взрывчатые вещества
2. Взрывчатое действие
Оксиликвиты являются сильнейшими взрывчатыми
веществами. Однако для полного развития из взрывчатой
силы необходимо обеспечить определенную плотность за-
ряда, которая для лучшей технической оксиликвитной смеси
никогда не превышает единицы. Рабочая плотность мощ-
ного гремучего студня достигает 1,6, т. е. больше чем в 1,5 раза
превышает плотность идеальной смеси сажа-кислород, равную
0,8, так что по отношению к одинаковому объему буровой сква-
жины высокопроцентные динамиты по своему действию ни
в коем случае не уступают лучшему оксиликвиту.
Для смесей с карбеном характерно то обстоятельство,
что скорости детонации возрастают по мере уменьшения содер-
жания кислорода, т. е. совершенно не совпадают с максимальным
выделением энергии, которое .наступает уже через 1—2 мин. Этот
факт находится в соответствии с общим явлением, что для по-
вышения бризантности требуется некоторый недостаток кисло-
рода, -особенно в данном случае, когда уменьшение поверхности
пропитывания между массой карбена и частицами карбена облег-
чает распространение окислительного распада. Поэтому величина
частиц углеродсодержащих веществ, как было указано еще на
стр. 60. играет важную роль, что особенно ясно видно из
табл. 37 (Нау м).
ТАБЛИЦА 37
Бризантность оксиликвитов в различные стадии
испарении
Время от на- чала испарения до взрыва (минуты) Карбен Сажа Пробковая мука — -— 9100 5080 Древесная мука
отверстий иа 1 см2
миллиметры
1 8 —_ — — -—-
2 7,8 — 6,3 3,7 1,8
6 7,6 3,1 7,1 4,8 5,0
8 6,0 9,5 7,3 5,0 5,9
10 5,7 5,2 8,6 6,7 4,5 6,0
12 7,7 5,0 4,0 5,0
Следовательно смеси с сажей вследствие чрезвычайной раз-
дробленности частиц последней превосходят даже смеси с карбе-
ном, обладающие ббльшей энергией.
Оксиликвшпные взрывчатые вещества
463
Чувствительность оксиликвитных взрывчатых веществ
к механическим воздействиям по сравнению с дру-
гими взрывчатыми веществами невыгодно сказывается при ис-
пользовании небольших количеств оксиликвитов. Согласно опре-
делениям, произведенным германским Государственным
химико-техническим институтом, оказалось, что
чувствительность оксиликвитов к удару несколько больше, чем
v динамитов, в то время как Пе р р о т1, пользуясь данными
американской ударной пробы, нашел, что смеси с сажей и с кар-
беном обладают значительно меньшей чувствительностью
Рис. 210. Заряжание 6 шп, ров оксиликвитиы.си патронами с при-
менением деревянного заСойника. Воспламенение производится
непосредственно <т бикфордова шнура.
В пользу указаний Перрота говорит сравнительно малая чувстви-
тельность оксиликвитов к трению, которая была установлена
германскими исследователями и послужила ответом на вопрос
о том, не являлись ли имевшие место при подрывах несчастные
случаи следствием чрезмерно большой чувствительности окси-
ликвитов. Недавно Кларк и Л а-М о т т2, применяя падающий
груз в 100 и 25 кг и кусок 31-лш патрона длиной в 25 нашли
чувствительность оксиликвитов к удару гораздо больше, чем
чувствительность 60%-ного обыкновенного динамита или грему-
1 Min. Mettallurgy 1924.
2 Rep. of. invest., 3169 (апрель 1932), 21 стр. с таблицами и диаграммами.
464 Оксиликвитные взрывчатые вещества
чего студня. Даже при сильном испарении кислорода, когда
баланс последнего становится отрицательным, оксиликвиты со-
храняли свою чувствительность, причем во всех случаях детони-
ровала вся проба, в то время как у эталонных динамитов дето-
нация «и разу .не была полной. Оксиликвиты становятся менее
опасными с уменьшением размеров частиц углеродсодержащего
вещества. Влажность до 15% при обычных технических абсор-
бентах (газовая сажа) понижает чувствительность оксиликвитов
к удару столь же мало, как и примесь какого-либо инертного
материала, например углекислого магния или кальция. По аме-
Рис. 201. После взрыва. Обивка потолка от разрыхленной породы и
вывоз породы.
риканским данным число несчастных случаев с оксиликвитами за
1926—1931 гг. по отношению к израсходованным количествам
было в 133 раза больше, чем для твердых взрывчатых веществ.
Оксиликвитные взрывчатые вещества очень легко в о с пла-
зме ня юте я, особенно в замкнутом пространстве; поэтому
взрыв производится большей частью не с помощью капсюля-
детонатора, а посредством специального шнура. Для этой цели
можно употреблять только официально допущенный многократно
проклеенный зажигательный шнур, который медленно горит
в кислородной атмосфере и не искрит через обмотку.
Однако для надежности обеспечения полного выделения энер-
гии необходимо производить взрыв капсюлем-детонато-
ром, снаряженным азидом свинца, так как гремучертут-
ный капсюль в условиях сильного охлаждения (возможно, вслед-
Оксиликвитные взрывчатые вещества
465
ствие конденсации небольших количеств влаги) регулярно дает
отказы. По соображениям надежности и быстроты действия
обычно отдают предпочтение электрическому способу
воспламенения, но при больших взрывных работах в широких и
глубоких буровых скважинах преимущественно употребляется
тротиловый детонирующий шнур.
3. Применение
Употребляемые в настоящее время сухие патроны имеют
диаметр, равный по крайней мере 38 мм и длину 300 мм. Обо-
лочка состоит из пропускной или промокательной бумаги, кото-
рая легко пропускает жидкий кислород и -сама активно содей-
ствует горению. «Пропитка» закончена, когда прекращается
кипение жидкого воздуха и патрон тонет, что происходит через
3—4 мин. Боевой патрон погружается в кислород вместе с вве-
денным в него эдектродетонатором и немедленно -после вынима-
ния оттуда вводится в шпур.
Благодаря постоянному испарению (патрон, пропитанный
700 г жидкого воздуха, выделяет около 15 л газа в минуту) плот-
ная забойка является невозможной. Если, как например в калий-
ной промышленности, от забойки еще не вполне отказались, то
вместе с патроном вводят в шпур длинную медную иглу и делают
забойку из плотной глины; если после этого вынуть иглу, то
в забойке остается канал, который дает возможность газообраз-
ному кислороду без всяких выхлопов или выбрасывания забойки
выходить наружу.
Неоднократно делались попытки приготовления а н т и-
гризутных оксиликвитных смесей*. Однако вследствие вы-
сокой температуры взрыва углеродсодержащих веществ необхо-
димо добавлять 50% инертной соли, благодаря чему взрывчатое
действие слишком сильно понижается. Насколько оксиликвиты
мало подходят для взрывчатых веществ этого рода, показывает
патрон марки Ks-8c„ который даже при чрезвычайно большой
перегрузке примесями, а именно: 29% древесной муки, 25% мела,
30% аммонийных солей, 1,5% кизельгура и 1% воды, все еще
характеризуется продолжительностью пламени в 1,2 миллисе-
кунды и высотою пламени 0,86 м, тогда как у безопасного веттер-
детонита продолжительность пламени равна 0,5 миллисекунды,
а высота 0,37 м.
Германский сухой оксиликвитный патрон весом 1 кг требует
в среднем для пропитки 3,75 кг жидкого кислорода. От добро-
качественности и прочности сосудов для транспорта и сосудов
для погружения зависит в значительной степени экономичность
подрывов оксиликвитами. Недаром из эксплоатационных расхо-
1 Stettbacher, Das Spengstoffwesen, 1924—1928, Z. f. Schiess- u. Sprw.,
1929.
30 Зак. 3171. — Штетбахер.
466
Оксиликвитные взрывчатные вещества
дов 30% падает ежегодно на стоимость сосудов и только 9% на
кислородную установку. Многолетние опыты на лотарингских
железорудных копях с патроном Вебера1, снаряженным ме-
таллической пылью, показали, что взрывные работы оксиликвит-
ными взрывчатыми веществами обходятся в 2,5 раза дешевле,
чем дымным порохом, и в 3,5 раза дешевле, чем шеддитами. Но-
вейшие успехи в области оксиликвитов как здесь, так и на гер-
манских калийных разработках не остановились на этом и имеют
неограниченные возможности. Аналогично обстоит дело в круп-
ных каменоломнях или при постройке плотин с выемкой камня
для подпора2. Однако производство оксиликвитов связано с не-
обходимостью иметь установку для получения кислорода на
месте потребления и специально обученный персонал, так что
твердые взрывчатые вещества благодаря значительно более про-
стым приемам работы сохранят и в будущем преобладающее
значение.
Применение и распространение оксиликвитных взрывчатых веществ за-
метно увеличилось со времени мировой войны. Так, французская компания
по 'Производству оксиликвитов в Гайанже (Лотарингия) изготовила с 1918 г.
патронов (зарядов Вебера в штуках) и выработала руды (в тоннах):
Годы Штук Тонн Годы Штук Тони
1919 634412 1200000 1928 _ 9 818 895 ' 17000000
1925 3056644 5 800000 1929 9839346 19000000
1926 6971807 14116000 1930 9679 416 18500 000 (падение про- изводства объ- ясняется кри- зисом)
Кроме того в 1930 г. было изготовлено еще несколько миллионов па-
тронов предприятиями, 'подведомственными тому же о-ву в Сев. Африке
и Сев. Америке. О том же говорят данные Германского о-ва по производ-
ству оксиликвитов, в неменьшей мере распространяющего свою деятель-
ность и за границей и в последнее время снабжающего главным образом
крупные разработки.
По мере усовершенствования способов получения и хранения
жидкого кислорода нужно было предвидеть, что производство
взрывных работ с применением кислорода будет развиваться
в направлении зарядов большего размера с тяжелыми патронами
большего диаметра. Сравнительные опыты на германских калий-
ных разработках показали, что количество добытой породы, при-
1 Герм. пат. 300630, 364316 и 402492; этот патрон состоит из горючего
металлического порошка и поглотителя жидкого кислорода.
s Stettbacher, Z. f. Schiess- u. Sprw., 1928, 183—185.
Оксиликвитные взрывчатые вещества 467
холящейся на единицу веса патрона, при увеличении его диа-
метра с 38 до 55 ли составляет более 50%, что .соответствует
увеличению производительности взрывных работ, приходящейся
на одного рабочего в смену, приблизительно на 70%. Ясно, что
эти преимущества приобретаются ценой более высокой аморти-
зации материалов и большей затраты Энергии на бурение шпу-
ров соответствующего диаметра.
Однако благодаря такому увеличению диаметра жизнеспособ-
ность оксиликвитного патрона значительно повышается, а именно
с 10 мин. для патрона диаметром 38 л до 60 мин. для патрона
диаметром 150 мм. Благодаря этому оксиликвитные взрывчатые
вещества оказались пригодными для крупных разработок1.
В связи с большим расходом жидкого кислорода в карьерах и
каменоломнях нашли себе применение стационарные резер-
вуары емкостью 12 000 л. В таких резервуарах испарение в те-
чение часа, если даже резервуар .наполнен на 2/з, составляет всего
0,12% содержимого, в то время как для 3000-л резервуара по-
тери достигают 0,25%. Потери при хранении следовательно очень
невелики, настолько, что несколько каменоломен можно снаб-
жать жидким кислородом с одной центральной установки, если
расстояние до отдельных мест работы не превышает 100 км.
Взрывчатые вещее т в а, изготовленные на основе пере-
киси водорода. С оксиликвитами сходны смеси горючих веществ
с таким жидким и нейтральным окислителем, каким является перекись водо-
рода НаОз. Смеси с перекисью водорода были впервые предложены
в Австрии2 в 1916 г.; эти смеси благодаря значительному содержанию
энергии, большой жизнеспособности, длящейся несколько ча-
с о в, а также вследствие малой чувствительности к удару и пламени рассма-
тривались одно время как возможная замена оксиликвитов. Например смесь
состава: 12,5% вазелина, 8,5% ваты и 79% 80—90%-ной перекиси водо-
рода—дает расширение, равное около 500 см3; эта масса может быть на-
бита в гильзу из парафинированной бумаги и в таком виде, судя то
имеющимся данным, теряет способность к взрыву только через несколько
часов. Однако обращение с такой смесью вследствие возможности
ее самовоспламенения и сильного д е й с т и я высокопроцентной
перекиси водорода на кожу настолько рискованно, что практически этот
род взрывчатых веществ едва ли может иметь какое-нибудь значение.
Взрывчатые смеси, составленные из щелочных металлов
и галоидпроизводных углеводородов
В свое время (1910 г.) не было обращено внимания на наблюдение
Гольдштейна, что между цезием и хлороформом после непродолжи-
тельного стояния происходит реакция, сопровождающаяся сильным взры-
вом; в 1922 г. Штаудингер снова отметил это явление, наблюденное
нм на смесях щелочных и щелочноземельных металлов с четыреххлори-
стым углеродом и трихлорметаном. Поразительная сила взрыва привела
Даже к тому, что некоторые из этих смесей — как исключительно мощные —
были запатентованы и предложены для практического применения в сте-
1 Stephan, Steinbruch und Sandgrube, 1929, 33.
2 Герм. пат. 376106 (1916), затем Z. f. Schiess- u. Sprw., 1927, 125—128.
30*
468
Оксиликвитные взрывчатые вещества
клянной оболочке в горном деле1. Этим своеобразным «взрывчатым веще-
ствам», занимающим обособленное положение, Ленце и М е ц 2 посвя-
тили обстоятельную работу.
Для смеси калия с четыреххлористым углеродом, сравнительно наиме-
нее чувствительной, но обладающей наибольшей силой, эти исследо-
ватели установили довольно высокую теплоту реакции, равную
1261 б. кал/кг.
4К + СС14 = 4КС1 + С + 390,8 б. кал
156,4 + 153,8
310,2 г
390,8 б. кал
20 г такой смеси при взрыве в свинцовом цилиндре капсюлем № 8 дали:
Калий Четыреххлористый расширение
углерод 1
10 9,83 (теорет. смесь) 203 см3 _
10 23,9 (избыток 2,43 раза) 360 ,
В пересчете на число калорий количество энергии соответствовало бы
количеству энергии среднего динамита; однако по величине расширения
оно не достигало бы силы ни хлоратита, ни аммонита. Это совершенно
понятно, так как твердый хлористый калий может находиться в паро-
образном состоянии и производить механическую работу только выше
некоторой определенной температуры; таким образом действие этой смеси
сходно с действием также энергично взрывающейся, но не бризантной
взрывчатой смеси хлората калия с алюминием.
Чувствительность к удару гораздо выше, чем у инициирующих взрыв-
чатых веществ; уже на этом основании исключена возможность практиче-
ского применения смесей такого рода. Наиболее чувствительные смеси
металла с указанными соединениями получаются в том случае, когда по-
следние содержат большие количества хлора; минимальная живая сила
удара, способная вызвать взрыв смеси четыреххлористого углерода, три-
хлорметана, дихлорметана и монохлорметана, возрастает в отношении
0,005; 0,01; 0,02 и 0,3 кгм.
1 Герм. пат. 396209 (Штаудингер).
2 Z. f. Schiess- u. Sprw., 1932, 255, 293, 337, 373.
ГЛАВА ПЯТНАДЦАТАЯ
ИНИЦИИРУЮЩИЕ ВЗРЫВЧАТЫЕ ВЕЩЕСТВА
I. Гремучая ртуть
1. Исторические сведения, относящиеся к исследованию строения
гремучей ртути
Гремучая ртуть была открыта английским алхимиком Г о в а р-
дом в 1799 г. Это вещество приобрело широкую известность,
и вопрос о его строении был вскоре подвергнут изучению све-
тилами науки в лице Либиха, Гей-Люссака и Кекуле.
Однако потребовалось более столетия, чтобы образование этого
ртутного соединения из ртути и смеси азотной кислоты со спир-
том было окончательно разгадано.
'Процесс образования гремучей ртути протекает столь бурно н быстро,
что свыше 100 лет не удавалось установить ни одной промежуточной ста-
дии этого процесса. Первый луч света на эту темную область пролил
Шолль, который в 1890 г. установил, что гремучая кислота представляет
собою карби л оксим н 4 года спустя осуществил синтез гремучей ртути.
В 1894 г., е. в том же году, Нефу удалось синтезировать гремучую
ртуть из натрийнитрометана и сулемы*.
Однако это еще не решало вопроса о том, имеет ли карбилоксим мо-
номерную форму CNOH или димерную — CNOH = CNOH (Ш т е й н е р),
которая может образовываться из мономерной. Решение в пользу моно-
мерной формулы гремучей кислоты было дано Вёлером1 2, который опре-
делил молекулярный вес полученного нм безводного фульмината натрия
и установил для него формулу CNONa.
Таким образом была установлена формула гремучей кислоты, но не
было объяснено ее образование из спирта и азотной кислоты. Ключ к вы-
яснению процесса образования гремучей ртути дал впервые Вёлер, пред-
ложивший новый способ получения гремучей ртути из ацетальдегида и
доказавший необходимость участия в этом процессе окислов азота. Вёлер
совершенно правильно полагал, что в первых двух стадиях образования
гремучей ртути сначала получается альдегид, а затем нитрозоальдегид. Но
только Виланду3, синтезировавшему в 1907 г. гремучую ртуть нагре-
ванием метилнитроловой кислоты с разбавленной азотной кислотой и азот-
1 В 1894 г. Неф установил, что гремучая кислота имеет строение
С = N — ОН. Прим. ред.
- Вег., 43, 754 (1910).
3 Die Knallsaure, 1909.
470
Инициирующие взрывчатые вещества
нокислой ртутью, удалось окончательно выяснить на основании этой реак-
ции механизм образования гремучей кислоты:
1. Спирт окисляется в ацетальдегид:
✓Н
сн3 — СН2ОН -> сн3 —
2. Под действием азотистой кислоты ацетальдегид превращается в изо-
нитрозоацетальдегцд:
ZH /Н ,н
сиз - с/ > с<----------с/
X) 'NOH 'О
3. Изонитрозоацетальдегид окисляется в изонитрозоуксусную кислоту:
/Н ZH >н
-----С( -> с<-----------соон
^NOH ^NOH
4. Пзонитрозоуксусная кислота нитруется двуокисью азота:
/Н /ЬЮ2
С<------ СООН -> С<-------- СООН
хЧЧОН 'NOH
5. Образовавшаяся нитроизонитрозоуксусная кислота распадается затем
на СОа и метилнитроловую кислоту
/NO2 zNO2
С<------СООН -> С/Н 4- СО2
'NOH XNOH
6. Метилнитроловая кислота распадается на азотистую кислоту и гре-
мучую кислоту:
/ЬЮ2
с<-н -h hno2.
XNOH 'NOH
Если эту последнюю фазу вести в присутствии ртутной и серебряной
соли например азотнокислой окиси ртути, то вместо легко разлагающейся
гремучей кислоты образуется стойкая гремучая ртуть.
2. Получение гремучей ртути
На практике для заводского получения1 гремучей ртути поль-
зуются исключительно старым алкогольно-азотнокис-
лым процессом, так как все новые синтетические методы,
которые предлагают Шолль, Неф, Вёлер и Виланд, или
очень дороги, или дают малый выход продукта. Со времени
появления первого рецепта Либиха было предложено боль-
шое количество других способов получения гремучей ртути,
каждый из которых претендует на оригинальность, выражаю-
щуюся в изменении удельного веса азотной кислоты и спирта,
начальной температуры или других деталей ведения процесса.
Между тем в данном процессе не имеют значения ни совершенно
определенная концентрация азотной кислоты, ни определенный
1 О. Hagen, Die Knallquecksilberfabrikation, Z. f. Schiess- u. Sprw., 1911,
4, 28 и 44; S о 1 о n i n a, Das Knallquecksilber, там же, 1910, 41, 67.
/. Гремучая ртуть
471
удельный вес спирта, ни постоянная температура реакции; как
установлено Вёлером, требуется только одно, чтобы на 1 ч.
ртути было взято не менее 8,15 ч. спирта. Слишком разбавлен-
ная азотная кислота и спирт начинают реагировать только при
подводе тепла извне, дают плохой выход и худшую по качеству
гремучую ртуть, в сильно же концентрированных растворах реак-
ция, наоборот, идет бурно и может привести даже к взрыву
(этилнитрат), почему процесс получения гремучей ртути следует
вести при определенных условиях. Для реакции получения гре-
мучей ртути лучше всего применять азотную кислоту уд. в. 1,38—>
1,40, а спирт — крепостью не ниже 95%; при этих концентра-
циях реакция начинается без подогрева жидкости извне. На
одном из самых крупных германских капсюльных заводов при-
готовление гремучей ртути производится нижеследующим спо-
собсГм.
60 г .ртути (наибольший вес закладки в заводских условиях равен
600 г) растворяются при обыкновенной температуре в 510 г азотной кис-
лоты уд. в. 1,40 (=365 см3). Если желательно получить совершенно бе-
лую гремучую ртуть, то в азотнокислый раствор ртути добавляют 1,5—
2 г хлористой меди или 1 г .красной меди и 1 см3 концентрированной со-
ляной кислоты. Для растворения целесообразно пользоваться эрленмей-
еровской колбой, на дне которой ртуть образует тонкий слой и благодаря
этому быстрее переходит в раствор. При слабом, но все же заметном на-
гревании ртуть растворяется в течение нескольких часов.
Взбалтывать раствор в колбе не следует, чтобы не терять бурых паров
окислов азота, необходимых для участия в реакции получения гремучей
ртути; поэтому колбу неплотно прикрывают стеклянной пробкой. После
того как ртуть перешла в раствор, выливают образовавшуюся т е м н о з е-
л е н у ю жидкость в круглодонную колбу емкостью 5—6 л, содержащую
600 см3 95%-ного спирта (ректификата). Бурые пары окислов вступают
в реакцию со спиртом и почти мгновенно исчезают; .при нормальной ком-
натной температуре, равной 17—20°, в колбе через несколько минут по-
являются первые пузырьки газов, которые с характерным треском подни-
маются со дна колбы на поверхность жидкости. Пузырьки газа становятся
все мельче и мельче, но число их быстро возрастает и примерно через
10 мин. вся жидкость в колбе приходит в сильное кипение, а из колбы
выступают белые плотные пары, которые в заводских условиях улавли-
ваются в особом конденсационном устройстве и из которых часть взятого
спирта регенерируется в виде разбавленного спирта. В период бурного
течения реакции, длящейся 10—15 мин., при температуре жидкости 84,5°
гремучая ртуть выделяется в виде желто-коричневых кристаллов. К концу
реакции образование белых паров ослабевает, и появляются бурые
пары окислов азота, которые исчезают от прибавления в один или
несколько приемов 5—10 см3 спирта. Когда видимая реакция закончится,
содержимое колбы охлаждают до комнатной температуры (не добавляя
воды) и отсасывают на нуч-фильтре, несколько раз промывая полученный
крупнокристаллический порошок холодной водой. Под конец содержимое
нуч-фильтра суспендируют один или два раза в чистой воде, отсасывают
и полученный совершенно чистый продукт сушат при температуре 40—50°,
но не дольше, чем требуется.
Выход гремучей ртути равен 78 г, или 130% от взятой ртути, про-
тив теоретического выхода 141,9%. На одном итальянском^ заводе зараз
перерабатывается иногда 1 кг ртути; полученная гремучая ртуть после
промывки водой промывается еще спиртом и затем 3 часа сушится в су-
шильном шкафу; при этом получается особенно чистый и красивый
продукт.
472
Инициирующие взрывчатые вещества
Прежде считали, что ход реакции получения гремучей ртути
можно регулировать добавлением холодной воды и что получае-
мая в этих условиях гремучая ртуть более чиста. Однако (полу-
ченный таким образом продукт (нисколько не чище и вследствие
I. Гремучая ртуть
473
выделения металлической ртути при замедлении реакции имеет
серый цвет. Из этого следует, что для нормального
течения процесса образования гремучей ртути и требуется бы-
стрый, бурный ход реакции. Замечательно, что для получе-
ния гремучей ртути необходим 17-кратный избыток спирта.
Промытая гремучая ртуть, содержащая, как правило, 1—2%
маточного раствора и имеющая соответственно этому характер-
ный запах, хранится обычно под слоем воды в прочных керами-
ковых горшках или деревянных ваннах и пригодна к дальней-
шему употреблению.
В таком состоянии при содержании 25—30% воды гремучая
ртуть совершенно теряет чувствительность к удару и совершенно
безопасна в обращении при условии, что нигде нет сухой гре-
мучей ртути, могущей послужить детонатором. Сухая гремучая
ртуть хранится предпочтительно в цилиндрических коробках из
толстой кожи примерно по 1 кт в каждой. В таком виде она
готова для насыпки.
3. Свойства
Гремучая ртуть, фульминат ртути, представляет собою
блестящие шелковистые нежные иглы или октаэдры; при комнат-
ной температуре гремучая ртуть растворима в воде очень мало,
не более 0,7°/оо, но может быть перекристаллизована из кипя-
[цей воды. Вопреки прежним данным гремучая ртуть совершенно
не содержит кристаллизационной воды.
Технический продукт1, как коричневый, так и белый, содер-
жит обычно 98—99% фульмината и кроме маточного раствора
включает в виде постоянных примесей ничтожные количества
металлические ртути, основные азотнокислые соли ртути и ко-
ричневые красящие продукты полимеризации, сходные с азуль-
мовой кислотой. Лучшими растворителями для перекристалли-
зации гремучей ртути являются высококонцентрированная азот-
ная кислота и водный аммиак. При вливании насыщен-
ного на холоду аммиачного раствора гремучей ртути в охла-
жденный разбавленный водный раствор уксусной кислоты фуль-
минат ртути выделяется в виде больших совершенно белых кри-
сталлов с содержанием до 99,75% фульмината (наивысшая до-
стигнутая до настоящего времени чистота продукта). Ратсбург
Установил, что техническая гремучая ртуть после непрерывного
нагревания при 50—60° в течение 6 мес. потеряла в весе 3,7%,
между тем как гремучая ртуть, перекристализованная из аммиака,
потеряла в весе всего 0,2%. Однако при обыкновенной темпера-
туре гремучая ртуть необычайно устойчива. Гремучая ртуть,
имеющая удельный вес кристаллов 4,42, является одним из самых
1 Wohler, Ueber einige Verunreinigungen und Eigenschaften des tech-
nischen Knallquecksilbers, Z. f. angew. Chemie, 1930, 59—63.
474
Инициирующие взрывчатые вещества
тяжелых соединений. Удельный вес наиболее чистого продукта
с 99,9% фульмината, недавно определенный Майлсом1, равен
4,31 при 20°.
Гремучая ртуть чрезвычайно чувствительна к пла-
мени и воспламеняемся от электрической искры и от луча огня
бикфордова шнура; только ацетиленид серебра обладает более
легкой воспламеняемостью. Свободно насыпанная и воспламенен-
ная в небольшом количестве (до 2 г) гремучая ртуть дает
вспышку .с характерным глухим звуком удара и оставляет темно-
Рис. 203. 0,2 г каждого взрывчатого вещества, поме- !
щенного в стеклянный колпачок, взорвано на 0,5-мм
0,2 г азида свинца
0,15 г тетрила
0,05 г смеси гремучей
ртути и азида свинца
(Ю: Я
латунной пластинке
0,2 2 гремучей ртути
{0,15 г пентрита
0,05 г смеси (10:1)
{0,15 2 тринитротолуола
0,05 2 смеси (10:1)
0,15 г гексогена
0,05 2 смеси (10:1)
коричневое пятно металлической ртути; в больших количествах
гремучая ртуть взрывает с сильным треском. Благодаря своей
большой, но не чрезмерной чувствительности к удару гремучая
ртуть весьма пригодна для приготовления ударных составов для
капсюлей огнестрельного оружия.
Гремучая ртуть с самого начала своего открытия оказалась
одним из самых сильных и подходящих инициирующих взрыв-
чатых веществ, так что и по настоящее время она является не-
заменимой. Ее взрывчатые свойства сравнительно с другими
инициирующими взрывчатыми веществами, не охарактеризован-
ные в ряде приведенных ранее таблиц, иллюстрируются поме-
J. Chem. Soc. (Лондон), 1931, 2532—2542.
/. Гремучая ртуть
475
щенным выше рисунком (рис. 203) и сравнительной табл. 38, дан-
ной Вёлером.
В то время как азид свинца, взятый даже в самых малых
количествах, развивает полную скорость детонации, для грему-
чей ртути максимальная скорость детонации не
достигается еще при навеске в 0,2 г, и для этого требуется 0,3 г
(рис. 7 и 203). Если же однако к гремучей ртути примешать азид
свинца в количестве 0,1 от ее веса, то эта примесь инициирует
ее, и в этом случае гремучая ртуть может достигнуть полной
скорости детонации при столь же малых количествах, как и азид
свинца, и, как это видно из значений предельных зарядов, в отно-
шении тринитротолуола (табл. 39) благодаря своей большой
энергии превосходит обладающий исключительной бризант-
ностью азид.
Взрывчатая способность гремучей ртути сильно понижается
как наличием влаги, так и при сильном прессовании. Уже
при 5% влажности гремучая ртуть теряет способность воспла-
меняться; при прессовании под давлением приблизительно
в 2000 ат наступает момент так называемой запрессовки «вмерт-
вую», т. е. гремучая ртуть и ее смеси не воспламеняются более
от действия пламени. Это выражение не следует понимать бук-
вально, так как способность к детонации только затруднена и
снова восстанавливается полностью, если помимо простого луча
огня от шнура дан импульс требуемой силы.
Вследствие отрицательного кислородного баланса гремучая
ртуть дает с бертолетовой солью более энергичные удар-
ные составы (табл. 38), которые почти всегда применяются вме-
сто чистой гремучей ртути. Тейлор и Монрое1 установили,
что давно известная и предпочтительно применяемая смесь в от-
ношении 80 : 20 является наиболее действительной и что откло-
нения от этого оптимума в пределах 82,5—77,5% фульмината и
17,5—22,5% хлората не имеют большого значения. Теплота
взрыва гремучей ртути по определению в бомбе2 равна
429,5 кал’г.
Гремучее серебро, фульминат серебра AgCNO,
известное в старой литературе под названием гремучего серебра
Бруньятелли, получается подобно гремучей ртути. Вслед-
ствие своей более высокой чувствительности оно служит главным
образом для приготовления взрывчатых игрушечных изделий,
но и в качестве инициирующего взрывчатого вещества оно также
имеет некоторое значение.
Исходным продуктом для получения гремучего серебра слу-
жит или чистопробное серебро, или азотнокислое серебро; се-
ребряные монеты, обычно содержащие большое количество
меди, являются непригодными. Вследствие меньшей раствори-
1 Rep. of invest., 3558, Bureau of Mines,
s Kast u. Selle, Ber., 1926, 1962.
416
Инициирующие взрывчатые вещества
I. Гремучая ртуть
477
мости азотнокислого серебра в азотной кислоте при получении
гремучего серебра необходимо брать для реакции большее коли-
чество азотной кислоты и соответственно большее количество
спирта, чем при получении гремучей ртути.
В колбочке емкостью 100 см3 растворяют при слабом нагревании на
зодяной бане 5 г чистопробного серебра в 50 см3 азотной кислоты уд. в.
1,38—1,40, причем горло колбочки неплотно прикрывают, так чтобы из
колбочки по возможности не уходили наружу' бурые окислы азота. Се-
ребро растворяется в азотной кислоте довольно быстро; однако к концу
реакции происходит частичное выделение азотнокислого серебра, для рас-
творения которого добавляют в колбочку 10 см3 воды, и при встряхивании
нагревают на водяной бане до растворения. Затем еще теплый раствор
приливают сразу к 70 см3 95%-ного этилового спирта, помещенного в эрлен-
мейеровскую колбу емкостью не менее 600 см3. Реакция в большинстве слу-
чаев начинается самопроизвольно. Если однако реакция не идет вовсе или
идет’ медленно, то реакционную смесь нагревают на водяной бане до на-
чала появления первых пузырьков газа. Жидкость вскоре начинает бурно
кипеть, сильно пенится, и гремучее серебро выделяется в виде блестящих
белых, очень мелких тяжелых кристаллов. Для прекращения дальнейшего
вспенивания жидкости, протекающего толчками, колбу становят в -воду.
Выход продукта около 6 г.
Если вместо чистого металлического серебра берется более доступное
азотнокислое серебро, то 5 г AgNOs растворяют в 5 см3 горячей
воды, добавляют 35 см3 азотной кислоты уд. в. 1,4, нагревают на водяной
бане до полного растворения выделившегося азотнокислого серебра и еще
теплый раствор выливают в 50 см3 спирта. Так как при этом способе по-
лучения гремучего серебра не образуется окислов азота, то для возбужде-
ния реакции в раствор добавляют 0,5 г азотистокислого натрия и подогре-
вают на водяной бане. Выход около 3,6 г на сухое гремучее серебро, илн
в пересчете на металлическое серебро ..около 115%, в то время как теоре-
тический выход равен 138,9%.
После охлаждения содержимое колбы отсасывается на маленьком нуч-
фильтре, гремучее серебро хорошо промывается холодной водою и высу-
шивается в сушильном шкафу при 40—60°. Целесообразно пользоваться
двойным илн тройным круглым фильтром, который в виде мешочка вкла-
дывается в, нуч-фильтр, благодаря чему предотвращается соприкоснове-
ние осадка со стенками фарфоровой воронки. Безопасно также пользо-
ваться для отсасывания обыкновенной стеклянной воронкой с платиновым
конусом. Промытое гремучее серебро хранится или во влажном состоянии
или, лучше всего, в сухом виде в картонных коробках. Для безопасности
работы и в целях правильного течения процесса рекомендуется брать
в реакцию не менее 5 г и не более 20 г металлического серебра в один
прием.
Свойства. Гремучее серебро выделяется в виде белых
шелковистых, несколько светочувствительных, но устойчивых тя-
желых кристаллов уд. в. 4,09. В холодной воде гремучее серебро
очень мало растворимо, в кипящей растворяется до 2,8%; из
полученного при этом раствора выкристаллизовывается совер-
шенно чистый продукт. Чувствительность гремучего серебра зна-
чительно выше, чем гремучей ртути; находясь между двумя твер-
дыми телами, серебро воспламеняется от самого слабого удара,
даже под водою. В 1838 -г. с Либихом, несмотря на его
исключительный опыт в этой области, произошел несчастный
случай, окончившийся однако благополучно (письмо к Вё-
лер у); после этого такие случаи повторялись несколько раз.
478 Инициирующие взрывчатые вещества
Сухое гремучее серебро можно размешивать только на мягкой
бумаге деревянным или роговым шпателем. Повышенная чув-
ствительность сказывается также и в отношении к концентриро-
ванной серной кислоте, малейшая капля которой вызывает взрыв
гремучего серебра, в то время как гремучая ртуть значительно
менее чувствительна. Вероятно поэтому гремучее серебро не-
редко применяется как воспламенитель при диверсионных взры-
вах.
До настоящего времени г р е му ч а я ртуть и грему-
чее серебро были единственными представителями техни-
чески получаемых инициирующих взрывчатых веществ, так как
оба продукта отличаются выдающейся стойкостью по отноше-
нию к концентрированной азотной кислоте. Все прочие фульми-
наты приходится получать косвенным путем — обменным раз-
ложением одной из названных солей гремучей кислоты. Так,
фульминат натрия, гремучекислый натрий NaCNO, полу-
чается по Вёлеру1 действием 10-кратного количества амаль-
гамы натрия на гремучую ртуть в безводном метиловом спирте;
гремучий натрий представляет собою тонкие иглы, легко рас-
творимые в воде, из которой они кристаллизуются с одной моле-
кулой воды. Водные растворы его имеют щелочную реакцию и
подобно растворам цианистого натрия сильно ядовиты. Самым
сильным из фульминатов оказался фульминат кадмия; он
выделяет 509 б. кал на килограмм и обладает наибольшей энер-
гией. Фульминаты золота и платины еще неизвестны.
Гремучая кислота, соли которой называются фуль-
минатами, чрезвычайно нестойка; она образуется при действии
минеральных кислот на гремучекислый натрий и подобно синиль-
ной кислоте представляет собою газ, обладающий однако значи-
тельно более интенсивным запахом; свободная гремучая кислота
растворяется в эфире и непосредственно вслед за этим полиме-
ризуется.
«Гремучее серебро» Бертолле и «гремучее золото»
(Aurum fulminans), получающиеся при выпаривании аммиачного раствора
соответствующей окиси металла, принадлежат к старейшим из известных
бризантных взрывчатых веществ; зарегистрированы многочисленные несчаст-
ные случаи, происшедшие при работе с этими веществами2. Заслуживает
быть упомянутым случай, происшедший в 1809 г. с знаменитым химиком
Берцелиусом, который при взрыве 10 г гремучего золота едва не
потерял глаз. «Гремучее серебро» Бертолле получается из насыщен-
ного раствора свежеосажденной и тщательно отмытой окиси серебра
в концентрированном водном аммиаке; полученный раствор выпаривают
при комнатной температуре или при легком нагревании на водяной
бане. Поверхность жидкости покрывается при этом черной коркой серебра,
а гремучее серебро выпадает на дно сосуда в виде черной массы. Во время
сушки, особенно на водяной бане, почти как правило, происходит взрыв,
1 Z. Wohler, Neue Salze der Knallsaure, Ber., 1913, затем 1929,
2742—2758.
2 Langhans, Explosionen, die man nicht erwartet, Z. f. Schiess- u. Sprw.,
1930, оттиск (70 стр.).
//. Азиды
479
причем кристаллизатор раздробляется. Гремучее серебро чрезвычайно чув-
ствительно к трению: в сухом состоянии достаточно прикоснуться бородкой
гусиного пера, чтобы произошел взрыв, а Р а ш и г наблюдал явление
взрыва даже при падении нескольких капель воды на еще сырой продукт.
Подобным же образом приготовляется старое Aurum fulminans. Берется
свежеосажденная окись золота AusOs, получаемая осаждением хлорного зо-
лота щелочью,. и обрабатывается крепким водным раствором аммиака.
При этом образуется порошок оливково-зеленого до желто-коричневого
цвета, который в сухом состоянии резко взрывает от простого прикосно-
вения.
Строение обоих названных соединений еще не выяснено; они не имеют
никакого практического значения, тем более что действие их как простых
«аммиакатов» с колеблющимся содержанием водорода отнюдь не превос-
ходит действия известных инициирующих взрывчатых веществ.
II. Азиды
Азиды представляют собою соли открытой Курц и у сом
в 1890 г. азотистоводородной кислоты, имеющей
следующее строение:
ZN
Н —N< || или Н — N = N=N;
XN
таким образом азотистоводородная кислота представляет собою
или циклический азоимид, или соединение с открытой цепью.
Эта кислота в безводном состоянии является прозрачной жид-
костью с невыносимым запахом, кипящей при 37°, и особенно
замечательна своей беспримерной взрывчатостью и ни
с чем несравнимой чувствительностью к внешним воздействиям,
под влиянием которых внутреннее напряжение может в любой
момент вылиться в мощный разряд. Азотистоводородная кислота
распадается при этом на элементы с выделением большого коли-
чества теплоты, величина которой для твердой кислоты выра-
жается исключительно большой цифрой, равной 1565 кал. Вслед-
ствие этого азотистоводородная кислота относится не только
к числу самых опасных, но и самых сильных взрывчатых
веществ.
Соответственно свойствам чистой азотистоводородной кис-
лоты соли ее — азиды — и прежде всего азиды тяжелых
металлов также отличаются совершенно исключительной си-
лою распада, которая несколько ослабляется благодаря тому,
что в их состав входят металлы, обладающие большим атомным
весом и неспособные к испарению. В отличие от азидов тяже-
лых металлов азиды щелочных металлов не взрыв-
чаты, химически постоянны во всех отношениях и поэтому в выс-
шей степени удобны в качестве исходных материалов для полу-
чения технически ценных взрывчатых азидов тяжелых металлов»
особенно после того, как в 1892 г. Вислиценусом был от-
480
Инициирующие взрывчатые вещества
крыт способ получения азида натрия из амида натрия и
закиси азота:
/N /N
NaNH2+O< || = NaN< || -|-Н2О.
Азид натрия получается при пропускании закиси азота в свежепригото-
вленный амид натрия при 190—200°; светлозеленый расплавленный амид
.натрия постепенно превращается при небольшом вспучивании в твердый
при этой температуре азид натрия. Процесс оканчивается, когда отходящие
газы не содержат больше аммиака; выделяющаяся при реакции вода раз-
лагает половину взятого амида на аммиак и едкий натр, а около 90% дру-
гой половины амида натрия превращаются в азид натрия.
Обычно исходят непосредственно из металлического натрия *, превра-
щая его в амид натрия пропусканием сухого аммиака при 350°, после чего
непосредственно производят азидирование закисью азота1 2. Химически про-
цесс получения азида натрия очень прост, практически же приходится пре-
одолевать немало трудностей, состоящих главным образом в том, что амид
натрия покрывается сверху слоем азида натрия и едкого натра, которые
защищают неизменную часть амида от действия закиси азота3.
Очень возможно, что в будущем перейдут к непосредственному
синтезу азида натрия из металлического натрия и активирован-
ного азота, образующегося под уменьшенным давлением при электри-
ческом разряде индуктора, причем вначале образуется нитрид, а затем глав-
ным образом азид. Промежуточный продукт, нитрид натрия Na3N,
при комнатной температуре окрашен в яркокрасный цвет, при 150° начи-
нает диссоциировать и очень чувствителен к влаге ’..
1. Азид натрия NaN3
Азид натрия NaN3 представляет собою прозрачные бес-
цветные, постоянные на воздухе кристаллы, которые при нагре-
вании до сравнительно высокой температуры вспыхивают, но не
взрывают от удара. Эта соль негигроскопична, сравнительно
легко растворима в воде (42 ч. на 100 ч. воды при 18°), трудно
растворима в абсолютном спирте (около 0,3%). Водный раствор
имеет щелочную реакцию и не изменяется при упаривании. Азид
натрия по литературным данным обладает весьма интенсивным
физиологическим действием и является быстро действукицим
ядом, подобным стрихнину. Технический продукт
окрашен в более или менее интенсивный желтый цвет и содер-
жит небольшие количества соды и окиси железа. Твердые при-
меси попадают в азид натрия из аппаратуры, в которой произ-
водится амидирование и азидирование. Поэтому для получения
азида свинца одним из непременных условий является филь-
трование раствора азида натрия.
1 Z. f. anorg. Chemie, 40, 94 (1904).
2 Герм. пат. 224669.
3 Герм. пат. 302561 (1916).
* Wettenberg, Вег., 1930, 1667—1672
IL Азиды
481
2. Азид свинца Pb(N3)2
Этот технически важный продукт легко получается в чистом
виде реакцией обменного разложения какой-либо растворимой
в воде соли свинца с азидом натрия в не очень концентрирован-
ном растворе:
2NaNa
2 - 65,02
6 г
Pb(NO8)2 = Pb(N3)2
331.2 291,26
15,28 г 13,48 г
-Ь 2NaNO3
Для лабораторного получения азида свинца растворяют 6 г азида на-
трия в 120 г дестиллированной воды и удаляют обычно имеющуюся в азиде
примесь соды прибавлением по каплям небольшого избытка 5%-ного рас-
твора азотнокислого бария. После этого жидкость фильтруют и прозрач-
ный раствор еще раз проверяют несколькими каплями азотнокислого бария
на полиоту осаждения соды. Наличие соды привело бы в даль-
нейшем к осаждению нерастворимого углекислого свинца. Если соды не
окажется, то нагревают раствор азида натрия в стеклянном стакане до
40—50° и прибавляют прозрачный фильтрованный 5%-ный раствор азот-
нокислого (или уксуснокислого) свинца в небольшом избытке; при этом
жидкость непрерывно помешивают стеклянной палочкой, на конец которой
иадет кусочек каучуковой трубки. Конец реакции обменного разложении
легко узнать, так как азид свинца осаждается в нагретой жидкости быстро
и нацело. Если осаждение производить в эквимолекулярных растворах, то
по числу необходимых кубических сантиметров 5%-ного раствора азотно-
кислого свинца (теоретически 305,6 см3 на 6 г чистого азида натрия) можно
титрометрически определить степень чистоты азида натрия. Избытка ще-
лочного раствора азида натрия следует избегать, так как в нем частично
растворяются азиды тяжелых металлов, которые при последующей про-
мывке выделяются в виде молочной взвеси, тем более тонкой, чем больше
разбавлена ’ жидкость водою.
Азид свинца и отстоявшаяся поверх него прозрачная жидкость во из-
бежание образования больших, очень легко взрывающих при изломе кри-
сталлов немедленно отжимается на воронке с двойным фильтром и плати-
новым конусом; еще лучше отсасывать на фарфоровом нуч-фильтре
при помощи .водоструйного насоса. Очень спешить с отсасыванием, вообще
говоря, не следует, так как растворимость азида свинца, особенно в холод-
ной воде, очень незначительна и равна всего 0,02%-, а в кипящей воде
0,1%, так что образование кристаллов протекает не так быстро. Осадок
промывается дестнллированиой водою 5-7 раз, т. е. до тех пор, пока
фильтрат перестанет давать помутнение от прибавления серной кислоты,
вызываемое образованием сернокислого свинца или бария. Затем как можно
лучше отжатый азид свинца, успевший окраситься на свету в красноватый
цвет, снимается вместе с фильтром с нуч-фильтра, помещается на несколько
сложенных вместе листов фильтрованной бумаги, разравнивается по по-
верхности бумаги роговым шпателем и сушится в водяном сушильном
шкафу при температуре 40—60°. Азид свинца, точно так же как и азид
серебра, слипается при сушке в творожистые комочки. Сухой продукт
осторожно снимается тонким шпателем и переносится на тонкое волосяное
или латунное сито, через которое осторожно протирается посредством мяг-
кой корковой пробки. Измельченный упомянутым способом продукт хра-
нится в темном месте, обычно в картонных или деревянных коробках.
Выход почти количественный.
Полученный указанным лабораторным способом азид свинца
состоит из мельчайших частиц, форму которых нельзя опреде-
31 Зак. 3171. — ПЬгетбвхрр.
482
Инициирующие взрывчатые вещества
лить даже под микроскопом. Даже при самых сильных увеличе-
ниях в микроскоп видны лишь некристаллические агрегаты,
независимо от того, производилось ли осаждение в 5%-ном или
2%-ном растворе. Тем не менее эти коллоидальные аггломераты
азида свинца, как установил автор аналитическим путем, пред-
ставляют собою 100%-ный продукт (71,15% РЬ) и совершенно
свободны от основного азида свинца PbNs(OH)
(77,83% Pb). Упомянутая основная соль по данным Каста и
Meца всегда содержится в количестве от 5 до 9% в техни-
ческом продукте и понижает опасную чувствительность чистого
соединения, являясь благодаря этому желательной примесью.
Однако такой азид свинца,
Рис. 204. Вакуум-сушильный аппарат
для гремучей ртути, азида свинца -и
ударных составов.
как показали опыты автора
настоящей книги, обладает
меньшей энергией.
При заводском получении
азидов применяют обычно
более разбавленные растворы
и процесс осаждения азида
ведут замедленно, сливая рас-
творы небольшими порциями
в медленно вращающийся
никелевый барабан; при этом
азид свинца получается не
в виде пыли, а в виде явно
кристаллического зерни-
стого продукта. Очень мел-
кий азид свинца имеет тот не-
достаток, что при снаряжении
капсюлей сильно налипает .на
прессующий пуансон и на
стенки капсюля, благодаря
чему от трения при прессо-
вании легко происходят вспышки, несмотря на то что такой
продукт менее чувствителен к трению сравнительно с зернистым
азидом. В отличие от получения гремучей ртути простое осажде-
ние растворов дает возможность получать в один прием от.2 до
5 кт азида свинца; полученный осадок отфильтровывается через
полотняный фильтр, укрепленный в круглой деревянной раме,
промывается и высушивается в вакуум-сушилке. После сушки
азид свинца помещается по одному килограмму в цилиндриче-
ские картонные коробки таких размеров, чтобы их удобно было
держать в руке, и отправляется в мастерские для снаряжения
капсюлей.
Недавно Мейснер1 успешно провел на опытной уста-
новке итальянской фирмы Consumatori esplosivi в Милане полу-
Герм. пат. 514012 (1929), затем герм. пат. 440568.
11. Азиды
483
чение азида свинца по непрерывному способу. В присут-
ствии автора этой книги в течение 8 час. было получено 30 кг
совершенно готового промытого азида свинца. Средняя вели-
чина зерна составляла 0,02—0,03 мм. Максимальный выход
составил 98,8%. Процесс получения азида вплоть до промывки
протекает автоматически, требует меньше рабочей силы и мень-
шего помещения, и благодаря непрерывному удалению получае-
мого азида самый процесс менее опасен, чем современный пре-
рывный способ. Так, например, при работе по непрерывному
способу даже при максимальной производительности, равной
100 кт за восьмичасовой рабочий день, в колонне для осаждения
не скопляется более 250 г азида, тогда как при современном
прерывном способе при той же производительности в бараба-
нах для осаждения находится минимум 20 кг азида свинца.
Совершенно так же, как описано выше, получается и азид
серебра1 по уравнению:
AgNO3 + NaN3 = AgN3 + NaNO3.
Однако при изготовлении азида серебра следует учитывать, что
последний значительно более чувствителен к свету, чем азид
свинца. В то время как азид свинца после сушки в сушильном
шкафу только желтеет с поверхности, оставаясь внутри белым,
азид серебра окрашивается в темнофиолетовый цвет, кото-
рый лишь незначительно теряет в интенсивности по мере
удаления от верхнего слоя массы. Впрочем эти фотохимические
изменения не оказывают никакого влияния ни на чувствитель-
ность, ни на инициирующую силу азида серебра. В первые годы
после открытия азотистоводородной кислоты получение азидов
свинца и серебра рассматривалось как крайне опасная работа.
Часто происходившие несчастные случаи создали азидам репу-
тацию совершенно неприемлемых для техники веществ; наконец
Вёлеру путем фундаментальных исследований удалось выяс-
нить причины крайне непостоянного поведения упомянутых про-
дуктов. Вёлер нашел, что чувствительность азидов к механи-
ческому воздействию (трение, удар и т. п.) возрастает с уве-
личением кристаллов и что в больших агрегатах сум-
мируются напряжения, которые от малейшего воздействия,
например поломки кристалла или прикосновения перышком,
приводят к сильнейшему взрыву даже под водою. Чем мельче
выделяющийся азид тяжелого металла, тем менее он чувствите-
лен к механическим воздействиям; ню если из горячей, кипящей
жидкости выделится хотя один большой кристалл, то вся
масса становится чрезвычайно опасной. Это явление выражено
особенно у растворимого в воде азида ртути Hg(N3)2. Если
растворить окись ртути в кипящем водном растворе азотисто-
1 Taylor a. Rinkenbach, Азид серебра как инициирующее взрыв-
чатое вещество, Army Ordn., 1925, 824—825.
31*
84
Инициирующие взрывчатые вещества
водородной кислоты и отфильтровать горячий насыщенный рас-
твор азида ртути от избытка нерастворившейся окиси ртути, то
из фильтрата еще во время фильтрования начинают выделяться
большие игольчатые кристаллы, которых по мере охлаждения
становится все больше и которые растут, заполняя в конце кон-
цов весь сосуд. Стоит теперь привести содержание сосуда в дви-
жение так, чтобы отдельные иглы столкнулись или сломались,
как сразу же последует взрыв всей массы. То же самое проис-
ходит и с азидом свинца, если из кипящего раствора при охла-
ждении выделится несколько тонких ломких кристаллов. Однако
в данном случае эти явления не столь показательны, как с пре-
восходно кристаллизующимся азидом ртути; последний является
самым бризантным азидом и взрывает с прекрасным светло-
голубым пламенем.
Новейшие попытки1 объяснить непостоянную чувствительность азидоз
тяжелых металлов существованием обыкновенного более стой-
кого а-азида и менее стабильной В-формы требует еще проверки. По
Майлсу а-азид свинца представляет собою орторомбические кристаллы
с уд. в. 4,71, а ["-азид свинца представляет собою моноклинические кри-
сталлы н имеют большой уд. в. 4,93. Кристаллы Р.-формы при растворе-
нии в воде и осаждении превращаются по тому же автору в •г-азид.
Чистый азид принадлежит к числу наиболее тяжелых по
удельному весу веществ и превосходит в этом отношении даже
гремучую ртуть. При продолжительном действии света, точно
так же как и при продолжительном нагревании при 50°, проис-
ходит поверхностное разложение, причем поверхностные слои
становятся менее чувствительными к пламени. Азид свинца (так
же как и азид серебра), значительно менее чувствителен к удару
и к пламени, чем гремучая ртуть; его температура вспышки (см.
табл. 48) на 150° выше, чем гремучей ртути. Эта инертность
азида свинца по отношению к внешнему воздействию столь
значительна, что его применение в некоторых случаях, на-
пример для воспламенения противоаэропланных гранат, стано-
вится затруднительным; в этих случаях для того чтобы сделать
азид свинца способным воспринимать начальный импульс от
накола жала или от луча огня капсюля-воспламенителя, на
верхний слой его напрессовывается небольшое количество гре-
мучей ртути. С другой стороны, особое преимущество азидов
состоит в том, что с увеличением давления прессования азидов,
при полном отсутствии -возможности так называемого «мерт-
вого» 'прессования, способность их к детонации увеличивается
настолько, что делает их значительно более пригодными для
снаряжения капсюлей снарядов с большими начальными скоро-
стями, чем гремучую ртуть. Кроме того труднорастворимые или
совершенно нерастворимые в воде азиды не ядовиты. Однако
их главное преимущество заключается в общеизвестной исклю-
чительной инициирующей способности, превышаю-
1 J. Chem. Soc. {Лондон), 1931, 2532.
II. Азиды
485
щей инициирующую способность гремучей ртути минимум
в 10 раз (в пределах употребительных первичных зарядов, при-
близительно до 0,3 г).
ТАБЛИЦА 39
Предельные заряды (по Вёлеру и Мартину)
Для тетрила Для пи- криновой кислоты Для трини- трото- луола Для трини- троани- зола Для трини- трокси- лола
Азид кадмия 0,01 0,02 0,04 0,10
Азид серебра 0.02 0,035 0,07 0,26 0,25
Азид свинца 0,025 0,025 0,09 0,28 —
Фульминат кадмия 0.008 0,05 0,11 . 0,26 0,35
Фульминат серебра 0,02 0,05 0,095 0,23 0,30
Фульминат ртути Фульминат ртути с 25®/0 азида 0,25 0,30 0,36 0,37 0,40
свинца . . . . — — 0.03 —
Цифры табл. 39 обозначают те предельные веса инициирую-
щих веществ, которые еще способны вызвать полную детонацию
взрывчатых нитровеществ, обозначенных в заголовке.
Опыты производились следующим образом: в медную гильзу
запрессовывалось 0,5 г подлежащего воспламенению взрывча-
того вещества, поверх которого насыпался требуемый для опыта
заряд инициирующего вещества; поверх заряда вставлялась ча-
шечка с отверстием, и все это вместе медленно запрессовыва-
лось при давлении 1100 кг/см2.
Поучительно далее нижеследующее сопоставление 1 предель-
ных зарядов (в граммах) в зависимости от давления
при прессовании с чашечкой и без чашечки. Вторичные заряды
нитросоединений были также весом 0,5 г и запрессовывались
в медные гильзы № 8.
Запрессовано при 200 и 250 кг/см1 Давление на вто- ричный заряд Пеитрит Тетрил Днпентаэритритгекса- иитрат
с чашечкой без чашечки
Гремучая ртуть . . . 200кг. см2 0,18 0,26 0,28 —
Азид свинца .... 250 „ 0,0025 0,025 0,0045 0,015
V к .... 500 0,009 0,045 0,040 0,075
т, т> • - • • 2000 0,06 0,06 0,30 —
По Брюну, Z. f. Schiess- u. Sprw.. 1932, 75.
486
Инициирующие взрывчатые вещества
Как видно из таблицы, предельные заряды инициирующих
взрывчатых веществ по мере увеличения давления при прессова-
нии также увеличиваются и при 2000 кг/ск? для пентрита и те-
трила становятся одинаковыми. Как и следовало ожидать, ча-
шечка, запрессованная в гильзу вместе со взрывчатыми веще-
ствами, увеличивает детонирующее действие первичного заряда,
особенно при меньших давлениях -пресса.
Превосходство действия азидов сравнительно с такими ини-
циирующими веществами, как гремучая ртуть или сернистый
азот, как было уже упомянуто, заключается в ускоренном
нарастании скорости детонации. В то время как гремучая
ртуть от первой взорвавшейся частицы самоинициирует посте-
пенно и для достижения максимальной скорости детонации тре-
бует заряда, равного около 0,3 г, у азидов этот максимум до-
стигается значительно скорее, т. е. уже при заряде их в 0,025 /
при воспламенении лучом огня зажигательного шнура разви-
вается такое же давление детонации. Поэтому вполне доста-
точно нескольких зерен «энергичного» азида, чтобы мгновенно
довести скорость воспламенения более «инертного» инициирую-
щего взрывчатого вещества до скорости детонации. Несмотря
на это, азид свинца принадлежит к числу самых слабых иниции-
рующих врывчатых веществ, что особенно сказывается при де-
тонации больших количеств его; в этом случае действие азида
свинца оказывается слабее, чем действие более медленно разла-
гающихся веществ, так как у этих последних давление само
собою быстро повышается до максимума, после чего вследствие
большей энергии они уже превосходят азид свинца по иниции-
рующей силе.
3. Тринитрорезорцинат свинца (тенерес)
Приготовление и свойства нормального тринитрорезорцината
свинца описаны Тейлором и Ринкенбахом1. В герман-
ских азидных капсюлях-детонаторах это соединение является
невидимому необходимым ингредиентом, служащим в качестве
передатчика пламени азиду2, однако по новейшим итальянским
данным при применении очень чистого технического азида
свинца введение в капсюль тринитрорезорцината свинца излишне.
Это соединение не удается получить ни непосредственным син-
* Rep. of. invest. 2533, Bureau of Mines; далее Maj rich, Chetnicky
Obzor, t. Il, стр. 225.
2 Stettbacher, Z. f. Schiess- u. Sprw., 1926, 54.
III. Другие инициирующие взрывчатые вещества 487
тезой, ни по патентным рецептам. По данным вышеназванных
американских авторов нейтральный тринитрорезорцинат свинца
получается обменным разложением кипящего раствора азотно-
кислого свинца с раствором тринитрорезорцина и соды в при-
сутствии ледяной уксусной кислоты. Выход составляет 94% от
теоретического. Выпавшие мелкие кристаллы промываются 4 раза
холодной водой и один раз спиртом. Тринитрорезорцинат
свинца при обыкновенной температуре нерастворим в воде (0,7 г
в 1 .?), соляной и ледяной уксусной кислотах, а- также в хлоро-
форме и бензоле; растворим в метиловом спирте и в азотной
кислоте. Уд. в. 3,1. Щелочи, напр. едкий натр или аммиак, на него не
действуют. При смешении с бертолетовой солью получаются со-
ставы, обладающие примерно такою же чувствительностью к удару
и столь же действительные, как и гремучая ртуть.
III. Другие инициирующие взрывчатые вещества
1. Сернистый азот
Сернистый азот или тетрасульфид азота N4S*, лучше всего
получается по Гоф манну обработкой 15%-ного раствора
двухлористой серы (SCh) в сероуглероде или бензоле сухим
газообразным аммиаком при охлаждении льдом. Обработка
продолжается до тех пор, пока образующийся при этом коричне-
вый порошок снова полностью не растворится в жидкости и
раствор не окрасится в красивый оранжево-желтый цвет. После
этого жидкость отфильтровывается от слабо окрашенных хлопьев,
представляющих собой преимущественно NH4CI, затем выпари-
вается, и из остатка, содержащего серу, кипящим сероуглеродом
извлекается сернистый азот. Из фильтрата сначала выкристалли-
зовывается менее растворимый сернистый азот, а затем сера, ко-
торую необходимо удалить повторной кристаллизацией.
Сернистый азот образует оранжево-красные кристаллы, имею-
щие форму столбиков; при продолжительном стоянии, особенно
на солнце, кристаллы приобретают золотистожелтый цвет; удель-
ный вес сернистого азота равен 2,12. В воде, которой сернистый
азот почти не смачивается, нерастворим. В спирте и эфире рас-
творим мало; в бензоле и сероуглероде растворим в больших
количествах. Сернистый азот имеет слабый запах, заметно уси-
ливающийся при нагревании; при 178° плавится, предварительно
возгоняясь, и взрывает при 207°. Реакция образования серни-
стого азота—сильный эндотермический процесс. Теплота обра-
зования равна 129 б. кал. Производство сернистого азота само
по себе дешево, но удорожается крайне малым выходом, соста-
вляющим 37% *, считая на SCk, вследствие чего сернистый азот,
не отличающийся особо высокими взрывчатыми свойствами, не
нашел практического применения.
1 Meuwsen, Вег., 1932, 1728 (с подробным описанием рецепта полу-
чения!
488
Инициирующие взрывчатые вещества
2. Ацетиленистое серебро
Ненасыщенный углеводород, ацетилен CHasCH, подобно
своим гомологам обладает замечательным свойством образовы-
вать при пропускании в растворы солей тяжелых металлов
(Ag, Си) осадки — ацетилениды, обладающие сильно взрывча-
тыми свойствами. Наиболее взрывчатые и сильные в отношении
инициирующего действия соединения получаются при действии
на растворы азотнокислого серебра; смотря по тому, произво-
дится ли получение ацетиленидов в щелочной или нейтральной
среде или в азотнокислой среде,1 получаются два различных
соединения.
Наиболее взрывчатые ацетиленистые осадки получаются из
10%-ного раствора азотнокислого серебра, содержащего 2—3%
азотной кислоты. Этот чистый белый светочувствительный
хлопьевиднотворожистый осадок взрывает с резким звуком и
значительной бризантностью. Продукт, осаждаемый из раствора,
содержащего немного азотной кислоты, вероятно представляет
собою двойное соединение, имеющее невидимому следующий
состав: CaAgs. AgNOe. Этот ацетиленид по инициирующей спо-
собности оказывается в 4 раза сильнее гремучей ртути. Благо-
даря своей исключительной чувствительности к пламени он был
бы весьма пригоден для запалов в электродетонаторах, если бы
не изменялся при хранении.
По Эггерту2 основной составной частью ацетиленидов
серебра является карбид CaAga, к которому примешаны различ-
ные количества посторонних йеществ, при разложении образую-
щих газы.
3. Хлорнокислый нитрофенилдиазоний
(нитро диазобензолперхлорат)
Это соединение, отличающееся необыкновенной взрывча-
тостью, получается диазотированием w- нитроанилина
в хлорнокислом растворе:
N = N —СЮ.
NH2 /"
I ] Ч-НС1О4 + NaNO2 ! I
nO2
хлорнокислый
нитрофенилдиазоний
138,1 НЮ,5 69,0 249,6
5 г 3,64 ? 2,50 г 9,04 г
•’Stettbacher, Neuere Inilialexplosivstoffe, Z. f. Schiess- u. Sprw.,
1916, 1.
2 Z. f. Schiess- u. Sprw., 1918, 153 и 286; там же: Schimank, 1918, 117.
111. Другие инициирующие взрывчатые вещества
489
5 г jw-нитроанилина обрабатывают в эрленмейеровской колбе емкостью
600- -ЬОО см3 следующим образом: сперва в колбу прибавляют около 50 см3
воды, которую смешивают с 5 см3 концентрированной соляной кислоты и
с 22 'см3 20%-иого раствора хлорной кислоты. После растворения нитро-
анилина в колбу добавляют еще 150 см3 воды с небольшим количеством
мелко колотого льда; затем при постоянном взбалтывании содержимого
колбы добавляют небольшими порциями насыщенный раствор 2,51 г азо-
тистокислого натрия. Перхлорат диазония тотчас же выделяется из жид-
кости в виде слабожелтых пушистых игл, которые к концу реакции совер-
шенно заполняют всю жидкость. Вместо хлорной кислоты удобнее брать,
эквивалентные количества перхлората аммония (4,26 г) и избыток соляной
кислоты (практически около 5 г NFUCICU и 15 см3 концентрированной HCI).
После осаждения продукта жидкость осторожно сливается, отсасывается на
нуч-фильтре, а осадок последовательно промывается холодной водой, спир-
том и эфиром. Насухо отжатая желтоватая кристаллическая масса осто-
рожно снимается с нуч-фильтра, перекладывается в маленькие плоские
картонные коробочки и хранится в сухом виде. Выход 7,5 г.
Хлорнокислый нитрофенилдиазоний очень чувствителен
к удару и сотрясению; несколько сантиграммов его детонируют
со звуком, напоминающим барабанный бой. Температура
вспышки около 154°. Хотя это соединение очень мало раство-
римо в воде, оно все же чувствительно к влаге и в смысле проч-
ности не отличается от других диазосоединений. Еще более
чувствительным и нестойким веществом является незамещенный
хлорнокислый фенилдиазоний, обращение с которым необы-
чайно опасно. Влияние имтрогруппы, повышающее прочность и
постоянство, в этом случае очевидно, но тем не менее чувстви-
тельность нитропроизводного к удару все еще настолько велика,
что оно практически почти неприменимо, несмотря на свою вы-
дающуюся инициирующую способность, превышающую даже
инициирующую способность азида свинца. То же относится и
к предложенным за последнее время хлорнокислым диазониевым
производным дифенила, например к тетразотированному хлор-
нокислому 2,2'-динитробе,нзидину,1 а также к диазодинитро-
фенолу.
4. Органические перекиси
Перекиси органических соединений, имеющие некоторые
преимущества, не нашли до настоящего времени применения
вследствие склонности к разложению во влажном воздухе. Кроме
того их чувствительность к удару и дороговизна могли бы до-
пустить их применение только как инициирующих веществ. Для
этой последней цели до настоящего времени были предложены
перекись бензоила и гексаметилентрипероксиддиамин.
Несмотря на малое значение этого стоящего особняком
класса соединений, ознакомимся подробнее с одним из его
интереснейших представителей, ,а именно с гексаметилентрипер-
оксиддиамином.
1 Ам пат. 1828960 (1930).
ft
490
Инициирующие взрывчатые вещества
Эта перекись с предполагаемой формулой строения
СН8 —О —О —СНГч
N—СН4—О — О — СН2—N
ХСН2 — О — О — СН/
впервые получена в 1885 г., а в 1912 г. фон-Гирзевальд
разработал способ ее получения с хорошим выходом.
По патентным данным1 гексаметилентрипероксиддиамин по-
лучается следующим образом:
28 г гексаметилентетрамина и 42 г тонкоизмельченной лимонной кис-
лоты, лучше всего растертые вместе в фарфоровой ступке, растворяют
а 140 г 30%-ной перекиси водорода при встряхивании (перекись можно
брать и несколько менее концентрированную). Из прозрачного раствора без
заметного повышения температуры медленно и постепенно выделяется
большое количество мелких блестящих бесцветных ромбических кристал-
лов трипероксиддиамина.
Кислород перекиси водорода вступает в реакцию, не давая пузырь-
ков или каких-либо явлений разложения. Для ускорения реакции рекомен-
дуется нагреть жидкость до 35—40°, оставить стоять в течение 6—8 час
при комнатной температуре и затем отфильтровать на нуч-фильтре через
бумажный фильтр. Часто фильтрат при повторном нагревании до 40
мутнеет и по прошествии ночи выделяет еще небольшое количество
продукта.
Осадок промывают сначала дестиллированной водой, затем 95%-ным
спиртом и высушивают при 30—40е. Выход составляет 27 г, или 95% от
теоретического, равного 148,5%, считая на 100 ч. гексаметилентетрамина.
Полученное таким образом соединение представляет собою
белый рыхлый порошок без запаха, который по данным Т е ft-
лора и Ринкенбаха’ будучи спрессован под давлением
1000 кг, достигает плотности только 0,91, хотя удельный вес
кристаллического вещества равен 1,57. Чувствительность к удару
значительно меньше, чем чувствительность гремучей ртути, но
воспламенению поддается не менее легко, а вспышка, как и
у гремучей ртути, сопровождается глухим ударом. Запрессо-
ванный в капсюль гексаметилентрипероксиддиамин уже в коли-
честве от 2 г и выше развивает максимальную скорость разло-
жения от простого воспламенения пламени или искрой. Если
учесть большой недостаток кислорода (92,3 %), действие этой
перекиси является относительно бризантным; в отношении же
работоспособности она едва достигает работоспособности ди-
нитробензола, также имеющей отрицательный кислородный ба-
ланс, равный 95,29! . Взрывы продукта на пластинках (рис. 19)
определенно указывают на то, что органические перекиси, по-
мимо прочих присущих им отрицательных свойств, не могут
иметь практического значения.
* Герм. пат. 263459 и 281045.
2 Army Ordn., 25 (1924).
HI. Другие инициирующие взрывчатые вещества
491
5. Циануртриазид CsNiS
Циануртриазид C3N12 был впервые получен в 1907 г.
Фингером, но в чистом виде был выделен только в 1919 г.
Оттом и предложен последним в качестве инициирующего
взрывчатого вещества. Это стойкое чисто органическое соеди-
нение, полностью превращающееся при взрыве в газообразные
продукты и обладающее высокой энергией и большой скоро-
стью детонации, могло бы явиться идеальным инициирующим
взрывчатым веществом, если бы его высокая чувствительность
к удару не 'была в 3 раза выше чувствительности гремучей
ртути. Инициирующая способность циануртриазида превышает
таковую всех других инициирующих взрывчатых веществ.
При всем том это соединение, имеющее темп. пл. 94 , не
вошло в практику благодаря своей заметной летучести (уже
при обыкновенной температуре), а также вследствие своей до-
роговизны.
Для получения циануртриазида 5 г азида натрия растворяют в 20 см5
воды, прибавляют 30 см3 ацетона, а затем в один прием 3,1 г цианурхло-
рида. Прозрачный раствор при сильном встряхивании нагревают в тече-
ние 5—10 мин. при 40—50е и затем для испарения ацетона выливают
в чашку. Циануртриазид выкристаллизовывается при этом в виде иголь-
чатых кристаллов, которые после полного удаления ацетона промываются
на нуч-фильтре водою и высушиваются на воздухе. Выход продукта 314 г,
или 95% от теории. Почти чистый продукт после перекристаллизации из
абсолютного спирта, сопровождаемой очень небольшими потерями, может
быть получен в совершенно чистом состоянии. Получение циануртриазида
было бы очень простой операцией, если бы для этого не требовался цианур-
хлорид. Цианурхлорид1 получают путем добавления по каплям безводной
синильной кислоты к сильно охлажденному насыщенному хлором хлоро-
форму, в который непрерывно пропускается равномерный ток хлора; во
избежание полимеризации цианурхлорид немедленно по получении должен
быть пущен в работу.
6. Тринитротриазидобензол
Это чрезвычайно интересное производное бензола не обла-
дает теми свойствами, которых можно было бы ожидать от
него, как от вещества, подвергнутого тройной нитрации и трой-
ному азидированию; как в смысле бризантности, так и в смысле
энергии оно уступает пентриту.
Это вещество, полученное рядом замещений в бензольном
ядре со всем искусством современной химии, относится к числу
тех соединений, которые по своим взрывчатым свойствам иногда
•Taylor a. Rinkenbach, Preparation and detonating properties of
Cyanuric triazide, Rep. of invest., 2513 (авг. 1923).
492
Инициирующие взрывчатые вещества
не оправдывают надежд, возлагавшихся на них на основании
теоретических предпосылок.
NO2
^816 * 21
no2*4 ;!no2
1, 3, 5>трннитро-2, 4, 6-триазидобензол, темп. пл. 13>° 1
Получение его из аиилииа через трихлоранилии, диазосоединение, три-
хлорбеизол, трихлортринитробеизол с последующей обработкой алкоголь-
ным раствором азида натрия дает из 100 г анилина 142 г готового иниции-
рующего взрывчатого вещества, т. е. всего 39,3% от теории.
Тринитротриазидобензол сгорает на воздухе зеленоватым
пламенем без взрыва, и только в замкнутой оболочке полу-
чается полная детонация. Подобно гремучей ртути тринитро-
азидобензол легко запрессовывается вмертвую; ио не-
смотря на значительно большую инициирующую способность,
он значительно менее чувствителен к удару, чем гремучая ртуть.
Удельный вес тринитротриазидобензола равен 1,81; при давле-
нии же в 3000 кг— 1,75. Тринитротриазидобензол представляет
собою зеленовато-желтые кристаллы, которые разлагаются при
131° с выделением азота. Нерастворим в воде, мало растворим
в спирте и очень легко растворим в ацетоне.
Нестойкость этого соединения, разлагающегося в известном
смысле подобно диазосоединениям, сказывается в том, что при
приготовлении ударных составов нельзя применять лаков. Рас-
ширение в бомбе Трауцля, производимое тринитротриазидобен-
золом, достигает 0,9 расширения, даваемого пентритом.
7. Тетрацен
Тетрацен, точнее — гуанилнитрозаминогуанилтетрацея
CsHeONio, содержащий 75,3% азота, был недавно предложен для
замены гремучей ртути в ударных составах для капсюлей-воспла-
менителей 2 и по некоторым данным в смеси с тринитрорезор-
цинатом свинца часто применяется на практике.
Для получения тетрацена3 растворяют в 30 г воды 5 г аминогуанидин-
динитрата; полученный раствор охлаждают до 0° и смешивают с раство-
ром 2,5 г азотнокислого натрия в 15 см3 воды, затем в смесь при 10° при-
бавляют 0,5 г уксусной кислоты.
1 О. Turek {Заводы Шкода), Chim. et. Ind., 1931, 781—794.
2 Англ. пат. 373255 (1931); ам. пат. 1862295 (1Э30).
sRinkenbach a. Burton, Army Ordn., 1931, 120.
Hl. Другие инициирующие взрывчатые вещества 493
Выделившийся тетрацен, имеющий строение, выражаемое формулой
NH
I! /ZNH
С —N = N —NH—NH —Су
I 4NH.,
NH-NH-NO
промывается последовательно водою, спиртом н эфиром и сушится.
Тетрацен негигроскопичен, в воде (0,2 г на литр) и в обычных раство-
рителях нерастворим; разлагается в кипящей воде и вспыхивает при 160°
Уд. в. 1,7. Тетрацен несколько чувствительнее к удару, чем гремучая
ртуть; ни в смеси с бертолетовой солью, ни сам по себе тетрацен неспосо-
бен заменить гремучей ртути, тем более что его инициирующая способ-
ность и бризантность с повышением давления прессования Понижаются.
ГЛАВА ШЕСТНАДЦАТАЯ
УДАРНЫЕ СОСТАВЫ И КАПСЮЛИ-ВОСПЛАМЕНИТЕЛИ
Воспламенение порохового заряда в первых образцах огне-
стрельного оружия производилось кусочком тлеющего угля,
а позднее — раскаленной железной проволокой. В 1378 г. по-
явился фитиль, представляющий собой слабо сплетенный пень-
ковый шнур; такой шнур после пропитки раствором свинцового
сахара и последующей сушки медленно тлел при зажигании.
Около 1500 г. при конструировании ружейных затворов стали
употреблять огниво, за ним последовал кремневый замок
(1520 г.), первоначально 'снабжавшийся пиритом, затем кремнем
или шлифованным агатом. После двухсотлетнего -пользования
механическим способом получения искры в начале XIX столе-
тия благодаря открытию чувствительных к удару смесей было
найдено химическое решение проблемы. Впервые воспламене-
ние такого рода, так называемое ударное воспламенение, было
применено шотландцем Александром Форсайтом
в 1807 г.: от удара курка ружья воспламенялся шарик из удар-
ного состава с бертолетовой солью, который воспламенял порох.
В 1825 г. Д р е й з е сконструировал ружейный затвор
с ударной иглой; идея механического устройства, этого прото-
типа современного огнестрельного оружия сохранилась до на-
стоящего времени. В 1818 г. англичанин Эгг сделал открытие
не меньшей важности, предложив ввести капсюли-воспламенители.
Маленькие медные чашечки снаряжались ударным составом,
содержащим хлорат, и надевались на запальный штифт, имев-
ший сквозной канал (пистон, камин); их воспламенение произ-
водилось ударом курка, и огонь через пистон доходил до поро-
хового заряда. Первое оружие этого типа была изготовлено
в 1820 г. Дебубером в Париже; вскоре после этого в раз-
личных странах были построены крупные заводы для
массового производствакапсюле й-в оспламени-
телей. Первое большое войсковое /Испытание капсюлей было
произведено в 1828 г. в Ганновере. Соединением ударного вос-
пламенителя с патроном вопрос воспламенения для ручного ору-
жия был решен. Начиная с 1831 г., гремучая ртуть вошла во
Ударные составы и капсюли-воспламенители
495
всеобщее употребление как главная составная часть ударных со-
тавов. В 1832 г. Лефоше сконструировал унитарный патрон
с металлическим капсюлем; в 1845 г. Флобер изготовил] патрон
с медной гильзой и вставным капсюлем.
1. Ударные составы
Ударные составы со времени введения капсюлей-воспламе-
нителей не претерпели никаких принципиальных изменений.
Как и прежде, главными составными частями ударных составов
являются гремучая ртуть, бертолетова соль и трехсернистая
сурьма, служащие для образования пламени, стекло или кварце-
вый порошок для повышения чувствительности к трению,
а также шеллак или гуммиарабик как связывающие вещества.
Употребляющаяся в большинстве рецептов ударных составов
трехсернистая сурьма SbsSe встречается в природе в виде
сурьмяного блеска и в 80% случаев применяется в виде
порошка без всякой дальнейшей обработки.
Вследствие своей большой твердости природная трехсерни-
стая сурьма может полностью или частично заменять в составах
стекло. Поэтому полученная искусственным путем трехсерни-
стая сурьма применяется редко.
Приготовление ударных составов для капсюлей-воспламени-
телей было подробно описано в свое время Гагеном1. Ниже
в табл. 40 приведены наиболее употребительные ударные
составы.
Из хлоратных ударных составов первый употреблялся для
австрийской винтовки Манлихера (27 иг), второй — для
германской пехотной винтовки образца 1888 г., и третий пред-
ставляет србою старый английский ударный состав для артилле-
рийских орудий. Эти составы употребляются' пока в большин-
стве государств, и до настоящего времени не изобретено чего-
либо нового, что могло бы их вытеснить.
Примерно с 1900 г. делались попытки изменения ударных,
составов, имевшие целью изъятие бертолетовой соли. Оказа-
лось, что этот хлорсодержащий компонент является
главной причиной ржавления и разъедания канала винтовки, и
после того, как вместо хлората калия стали употреблять азотно-
кислый барий и нейтрализовать могущие образоваться кислые
газообразные продукты взрыва небольшой основной добавкой,
как например карбонатом бария, Циглеру удалось пригото-
вить первый тип «некорродирующих (неоржавляющих) ударных
составов» (1-й столбец). Постепенно эти составы подвергались
многочисленным видоизменениям; все они содержали нитрат
бария наряду с хроматами или перекисями и довольно хорошо
удовлетворяли поставленной цели.
’ Z. f. Schiess- u. Sprw., 1911.
496
Ударные -составы и капсюли-воспламенители
ТАБЛИЦА 40
Ударные составы для к а п с ю л е й- в о с пл ам е к и т е л е й
Составы,
содержащие
хлорат
Составы,
не содержащие
гремучей ртути
Составы, не вы-
зывающие ржа-
вления оружия
7 I 8 | 9 | 10
Гремучая ргуть ...........
Бертолетова соль .........
Трехсернистая сурьма . . , .
Азотнокислый барий........
Перекись бария ...........
Перекись свинца...........
Хромовокислый свинец . . .
Роданистый свинец.........
Железистосинеродистый сви-
нец (ферроцианид свиица) .
Нитропентаэритрит.........
Стеклянный порошок . . , ,
Силицид кальция . . . . •
Углекислый барий ......
Связывающие вещества (шел-
лак) ...................-
14
41
33
50
25
25
0,7
40 36
25 20
25 -
40
35
Дальнейшие стремления к улучшению ударных составов сво-
дятся в настоящее время к тому, чтобы заменить опасную
в обращении ядовитую и дорогую гремучую ртуть другими ве-
ществами, например тетраценом.1 Но предпринятые в этом на-
правлении многочисленные попытки не дали практических
результатов, так что гремучая ртуть остается незаменимой со-
ставной частью ударных составов.
2. Ружейные капсюли-воспламенители
Капсюли для ручного оружия имеют разнообразную форму
и величину; в зависимости от того, предназначены ли они для
воспламенения дымного или бездымного пороха или для охот-
ничьих, военных или револьверных патронов, они изготовляются
с тонкими или толстыми стенками, гладкие или с бортиками,
высокие или плоские, рифленые или разрезные. Вес заряда
ударного состава в капсюлях для патронов колеблется в преде-
лах от 10 до 50 юг. На рис. 205 представлены важнейшие виды
капсюлей в натуральную величину.
1 Rathsburg, Англ. пат. 671800 (1929).
Ударные составы и капсюли-воспламенители
497
На рис. 206 изображен в разрезе ружейный капсюль, увели-
ченный в 8 раз, или капсюль орудийного патрона, увеличенный
g 4 раза.
Особенно тщательно изготовляются капсюли военного назначения. Вна-
че производится лакировка внутренней «поверхности колпачка, затем за-
прессовывается требуемое количество ударного состава и на-
конец на состав напрессовывается хорошо пригнанный кру-
/ I жок Ф°^ьти> залакированный с внутренней стороны вязким
ЛЦк лаком.. В изготовленном таким способом капсюле ударный
состав хорошо предохранен от выпадения из колпачка
и от влияния влаги воздуха. Вместо кружка фольги или
>___________бумаги состав часто покрывают лаком, который после вы-
“ ВИ сыхания также защищает его; мелкие дешевые капсюли не
имеют ни внутренней лакировки, ни покровного кружка;
капсюли производятся в массовом масштабе.
j ££ Для орудийных патронов пользуются таким же капсю-
лем, как и для ружей, но больших размеров; к нему
предъявляются особо высокие требования как в отношении
у чувствительности, так и в отношении точности его размеров;
подобные требования несколько осложняют его массовое
производство. Высота такого капсюля равна 5 мм, внутрен-
в| ний диаметр 8 мм, навеска ударного состава равна около
° НИ 0,1 г. Ударным составом служит следующая бризантная,
чрезвычайно чувствительная смесь, содержащая большое ко-
г oi личество стекла.
Рис. 205.
Различные
капсюли-
воспламени-
Гремучая ртуть...................
Бертолетова соль.............. . .
Стекло в порошке . ..............
Желатина.........................
34
21
43
1,3
ч.
тели:
i~ четырехлап-
чатый военный
капсюль с по-
серебренным
ли лакирован-
яым донышком;
2~ прусский
военный кап-
сюль без ла-
вок; 3— ВИНТО-
ВОЧНЫЙ кап-
сюль образца
1888 г. для без-
дымного поро-
ха; широкий
«Руглодонный
капсюль Мау-
зера для дым-
ого пороха;
5—рифленый
открытый
•хотничнй кап-
сюль; 6—мел-
кий капсюль
Для ревель-
Веров и писто-
летов.
Перед прессованием состав 3 раза просеивается, а колпа-
чок лакируется изнутри; для защиты от влаги на состав
накладывается оловянный кружок, залакированный с одной
стороны.
Зажигательная способность 1 кап-
сюля испытывается стрельбою из ружей нормаль-
ным порохом. Продолжи-
тельность пламени капсюля
рав,на около 1/зооо сек.; от-
казы допускаются в очень
у^ких пределах, для воен-
ных заказов не более гаран-
тированных 0,2%. Ценные
Рис. 206. Патронный 'кап-
сюль-воспламенитель - (раз-
рез):
1—станиоль; 2—ударный состав;
3—латунная чашечка.
предложения для испыта-
ния капсюлей-воспламени-
телей на чувствительность
к удару и на действие пла-
мени сделал Мец2.
* Escales u. Stettbacher, Initialexplosivstoffe, 1917, 417.
2 Z. f. . Schiess- и. Sprw., 1928, 353.
52 Вак. 3171. — Штетбахер.
498
Ударные составы и капсюли-воспламенители
3. Капсюли — воспламенители для снарядов
В противоположность капсюлям для патронов, предназна-
ченным для воспламенения порохового заряда, капсюли для сна-
рядов имеют назначением взрыв в определенный момент раз-
рывного заряда взрывчатого вещества, находящегося в артилле-
рийском снаряде. Это достигается посредством так называемого
ударника — металлического цилиндра, расположенного в снаряд-
ном взрывателе и могущего свободно перемещаться; это приспо-
собление устроено таким образом, что при ударе снаряда о пре-
пятствие предохранители быстро освобождают ударник, накалы-
вающий своим зазубренным никелированным жалом состав рас-
положенного против него капсюля, в результате чего получается
воспламенение. В шрапнелях капсюль помещается обычно в са-
мом ударнике трубки, который, как только пороховой заряд
дает толчок, вследствие инерции делает в снаряде обратное дви-
жение и накалывает капсюль на неподвижное жало.
Существуют различные виды снарядных капсюлей >. Все они
изготовляются из меди, но отличаются друг от друга не только
своей внешней формой, но и характером ударного состава,
а также способом предохранения состава от действия влаги.
У всех капсюлей имеется в дне центральное отверстие, через
которое состав накалывается жалом после пробития последним
тонкой медной фольги. Обычно заряд ударного состава в кап-
сюле "равен 0,1 г, но существуют капсюли — особенно для шрап-
нелей — с усиленными зарядами в 0,2—0,34 г. В последнее время
стали применять также массивные капсюли, т. е. такие капсюли,
в которых колпачок полностью снаряжен ударным составом и
сверху прикрыт прочной металлической фольгой.
Во время мировой войны расход капсюлей достиг огромных
размеров; в Германии ежемесячно изготовлялось не менее
20,5 млн. капсюлей примерно 40 различных видов.
4. Фрикционные трубки^
i
В прежнее время, когда в артиллерии для стрельбы из ору-
дий применялись картузные заряды, было широко распростра-
нено фрикционное воспламенение. В настоящее время, когда
введены металлические патроны с ударным воспламенением,
фрикционное воспламенение совершенно вытеснено
из употребления в артиллерии, но часто применяется наряду со
все менее и менее употребляемым ударным воспламенением
в ручных гранатах. В единичных случаях фрикционное
воспламенение играет еще некоторую роль в гражданской
1 Hagen, Das Filllen der Zilndhiltchen fur Sprenggeschosse, Z. f. Schiess-u-
Sprw., 1915.
Ударные составы и капсюли-воспллменители
499
взрывной технике, особенно при взрывах в шахтах, опасных
по газу, так как подобно электрическому воспламенению оно
дает возможность избегать пользования открытым огнем и
производить воспламенение внутри шпура. Воспламенение про-
изводится путем быстрого выдергивания терочной про-
волоки с зазубренным концом, расположенным в смеси хло-
рата калия и трехсернистой сурьмы (фрикционный состав), от-
чего чувствительный состав и воспламеняется. Фрикционный
состав помещается в открытую с обоих концов медную трубку,
Рис. 207. Фрикционный воспламенитель
(для картузных зарядов).
которая приблизительно на 2/з своей длины снаряжена смесью
хлората калия и трехсернистой сурьмы и имеет свободный
центральный канал для проволоки. Трубочка эта встав-
ляется в латунную трубку- с расширением и удерживается в ней
на заплечиках у выхода.
Предназначенной для трубочки фрикционный или зажига-
тельный состав1 набивается во влажном состоянии в виде |теста и
высушивается в трубочке; поэтому состав не должен содержать гремучей
ртути, так как последняя разлагалась бы от соприкосновения с медью. Для
приготовления фрикционного состава навешивается 480 ч. бертолетовой
соли и 240 ч. трехсернистой сурьмы, к смеси прибавляется 100 г 5%-ного
лака, и все вместе перемешивается до образования однородного густого
теста. Затем прибавляют 30 г 95%-ного спирта и полученную массу отжи-
мают через полотно от избытка жидкости. В таком влажном виде она го-
това к употреблению и может быть имазана в грубочки.
1 Hagen, Satzrohrchen fiir Friktionsziinder, Z. f. Schiess- u. Sprw., 1916, 54.
sen
52*
SOO
Ударные составы и капсюли-воспламенители
ГЛАВА СЕМНАДЦАТАЯ
КАПСЮЛИ-ДЕТОНАТОРЫ
Капсюли-детонаторы ведут свое начало от нобелевского
гремучертутного капсюля, который служил прежде
для возбуждения взрыва динамитных патронов. Современ-
ные капсюли-детонаторы представляют собою цилиндрические
медные гильзы, закрытые с одного конца; их наружный диаметр
колеблется от 5 до 6,85 мм соответственно обычному диаметру
бикфордова шнура. От .периода, когда капсюли-детонаторы сна-
ряжались чистой гремучей ртутью или ее смесью с бертолето-
вой солью, унаследованы величины зарядов и нумерация капсю-
лей-детонаторов:
Номер капсюля-детонатора 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Заряд в г 0,3 0,4 0,54 0,65 0,8 1,0 1.5 2,0 2,5 3,0
Современные длина (мм) 26 28 30 35 40 45 50 55
наружные раз- меры диаметр (мм) — 6 6 6,5 6,5 6,5 6,85 6,85 6,85
Это подразделение капсюлей-детонаторов имеет только схе-
матическое значение, так как заряды капсюлей в настоящее
.время имеют совершенно другой состав, меньший вес, а некото-
рые номера капсюлей совершенно не употребляются. Кроме
того размеры номеров капсюлей не везде одинаковы; в некото-
рых случаях для зарядов того же веса применяются более*длин-
ные и толстостенные гильзы, причем различие еще больше воз-
растает в случае применения прочных на разрыв металлов, осо-
бенно алюминия, вместо рекомендовавшихся прежде мягкой
меди или латуни.
Нормальным германским капсюлем-детонатором считается
капсюль диаметром 6,85 мм, снаряженный 0,7 г тринитротолуола
и 0,55 г гремучей ртути и снабженный внутренней чашечкой.
Давление при прессовании в обоих зарядах составляет 480 кг/см2.
Этот капсюль служит для сравнения различных фабрикатов
в отношении инициирующего действия и постоянства при хра-
нении.
502
Капсюли-детонаторы
1. Гремучертутные капсюли-детонаторы
Прежде чистая гремучая ртуть была единственною составною
частью капсюлей-детонаторов; однако вскоре от нее пришлось
отказаться, заменив ее смесью бертолетовой^ соли и гремучей
ртути; эта смесь была .не только дешевле и менее чувстви-
тельна, чем чистая гремучая ртуть, но и действовала в 1У2 раза
сильнее последней. Наиболее употребительная смесь состояла
из 80% гремучей ртути и 20% бертолетовой соли; параллельно
с этой смесью употреблялась и широко применяется в настоя-
щее время смесь 85/15%, и ее пока
едва ли можно -яблностью заменить
другой смесью. Для приготовления
постава из гремучей ртути и берто-
летовой соли необходимы следую-
щие исходные материалы: хорошо
промытая и просеянная гремучая
ртуть, чистая тонкоизмельченная бер-
толетова соль и раствор гуммиара-
бика крепостью 1 : 18.
Для приготовления раствора раство-
ряют на холоду и при сильном взбалтыва-
нии например 50 г первосортного гуммиара-
бика в 900 г дестиллироваиной воды; полу-
ченный раствор профильтровывают через
тонкую бумажную ткань для отделения раз-
ных органических примесей (волос, щепр-
чек, кусочков бумаги и пр.). Если жела-
тельно хранить раствор продолжительное
время н избежать при этом образования
Рис. 209. Наиболее употреби-
тельные капсюли-детонаторы
(разрез в натуральную вели-
чину).
плесени, го можно прибавить к раствору
немного гремучей ртути (0,1%).
В первую очередь раствором гуммиара-
бика обрабатывается бертолетова соль.
Но так как она растворима в растворе
гуммиарабика и вследствие этого процент-
ное соотношение обеих составных частей смеси изменилось бы в пользу
увеличения процентного содержания гремучей ртути, то предварительно
необходимо насытить раствор гуммиарабика бертолетовой солью. 100 г
указанного раствора гуммиарабика растворяют при 18—21° около 6 г
бертолетовой соли; при растворении температура жидкости сначала
несколько понижается, но через некоторое время, как только жидкость при-
мет комнатную температуру, все опять переходит в раствор. Целесо-
образно брать на 100 г сухого состава (80 г гремучей ртути и 20 г берто-
летовой соли) 150 г раствора гуммиарабика, насыщенного бертолетовой
солью, количество, достаточное для образования тестообразной смеси. По-
сле этого смесь перекладывают на кусок смоченной водой чистой плотной
ткани, помещенной в фарфоровую чашку; ткань скручивается с обоих кон-
цов и основательно отжимают от избытка воды; ткань должна быть до-
статочно плотной и пропускать только слегка мутную воду, но не твердые
частицы. Так как состав после этого все еще содержит много влаги, то для
дальнейшего удаления воды его помещают завернутым в ту же ткань под
обыкновенный (копировальный) винтовой пресс и отжимают воду на-
Капсюли-детонаторы
503
о чтобы смесь, будучи протерта через волосяное сито с отверстиями
^пней величины, Давала гранулы, не склеивающиеся в куски и после
С пги сохраняющие свою форму. Полученные сырые гранулы сушатся
и температуре 40—50° и после охлаждения отсеиваются от отдельных
склеившихся кусочков на сите.
Этот состав с помощью особых насыпных приборов насы-
пается в гильзы капсюлей и прессуется на коленчаторычажных
прессах при давлении около 200 кг/см2. Большее давление да-
вать не рекомендуется, так как гремучая ртуть в этом случае
быть
дето-
детонирует труднее и может
перепрессована до отказов в
нации.
Важнейшую часть прибора для
жеиия капсюлей-детонаторов составляет так
называемая сборка, состоящая из эбонито-
вой пластинки, снабженной ручкой; тол-
щина пластинки равна высоте гильзы кап-
сюля; в сборке имеется 50—90 (обычно 70)
отверстий для набора капсюлей. Дно сборки
состоит из латунной передвижной пла-
стинки с точно такими же отверстиями,
которые могут не совпадать или совпадать
с отверстиями сборки; в первом случае
сборка находится в том положении, когда
Капсюли прессуются в ней, а во втором
положении — когда спрессованные капсюли
требуется удалить из сборки. Набранные
в сборку пустые гильзы подаются под
Рис. 210. Пресс со сборкой:
/—верхняя подушка; 2—нажим с пу-
ансонами; 3—пуансон; 4—направляю-
щая (материал—латунь); 5—чашечка;
6~ пластинка для наполнения; 7—
капсюль-детонатор; 8—сборка из твер-
дого каучука с латунным дном; 9—
направляющая плита (латунь).
снаря-
-2
-3
4
-5
-6
-7
8
-9
насыпной прибор для насыпки в них
заряда тротила или тетрила. На-
сыпной прибор имеет подвижную латун-
ную пластинку, также снабженную 70 от-
верстиями определенного диаметра, через
последнюю отмеривается требуемый заряд
вещества. Затем сборка с насыпанными
капсюлями ставится под гидравли-
ческий пресс, и все капсюли прес-
суются в один прием’ до желаемой плотности. Для больших капсюлей-де-
тонаторов (начиная с № 8) требуются две или три насыпки, после которых
каждый раз производится запрессовка взрывчатого вещества на прессе.
При прессовании сборка с капсюлями помещается иа железный щит, и
прессование производится особым нажимом с 70 стальными пуансонами,
входящими в капсюли. Нажим укреплен в подушке пресса. При прессо-
вании гремучей ртути на коленчаторычажном прессе сборка с капсюлями
Устанавливается на пресс, стол которого может передвигаться вверх и вниз;
в верхней подушке пресса укреплен нажим со стальными прессующими
пуансонами. Снаряжательные прессы изготовляются таким образом, что
величину подъема стола можно изменять, и давление на капсюль прн прес-
совании регулируется при помощи рычага с грузом таким образом, что
если давление пресса получается более желаемого, то рычаг с грузом про-
сто поднимается вверх, не увеличивая давления на капсюль.
На запрессованное взрывчатое вещество (вторичный заряд) насыпается
на другом насыпном приборе инициирующее вещество (первичный за-
₽ я д), представляющее собою фульминат или азид, закрывается
сверху чашечкой и запрессовывается на прессе (на рис. 210 представлен
последний ход пресса).
Из-под пресса сборка с готовыми капсюлями-детонаторами передается
504
Капсюли-детонаторы
на выталкивательиый станок, на котором посредством особого
опрокидного приспособления изделия сбрасываются в« древесные опилки.
После этого капсюли на отсевочном барабане освобождаются от
древесных опилок и передаются на осмотр в контрольную мастер-
скую, где они продуваются для освобождения от опилок, просматри-
ваются и упаковываются. После окончательного удаления влаги из капсю-
лей в открытой упаковке коробки
Рнс. 211. Колеичато-рычажный пресс
для гремучертутных капсюлей-дето-
наторов.
нуле взрывчатную технику
только стали дешевле и безопаснее в изготовлении и обраще-
с капсюлями передаются из сушильни
в укупорочную мастерскую, где они
закупориваются для отправки по наз-
начению.
На рис. 211 изображен колен-
чаторычажный пресс старого
типа для прессования гремучей ртути
в капсюли при сравнительно неболь-
шом давлении.
Для больших давлений при прес-
совании нитросоединений с первич-
ным зарядом азида в настоящее время
предпочитают пользоваться пневма-
тическими прессами с посте-
пенно увеличивающимся давлением.
Только такие прессы дают возмож-
ность изготовить капсюли-детонаторы
.мгновенного ударного действия (на-
пример для взрыва при ударе о не-
. сущие поверхности аэроплана) при
любой начальной скорости снарядов.
2. Безопасные капсюли-детона-
торы, применяемые в шахтах,
содержащих рудничные газы
В 1900 г. Вёлер предло-
жил заменить в гремучертутных
капсюлях-детонаторах гремучую
ртуть нитросоединениями, пи-
криновой кислотой и тринитро-
толуолом, оставив небольшой
первичный заряд фульмината в
качестве возбудителя взрыва за-
прессованных веществ. Это но-
вовведение значительно продви-
вперед: капсюли-детонаторы не
нии, но и взрывное действие их значительно усилилось. С этих
пор около 3/« прежнего гремучертутного состава стали заменять
тринитротолуолом и оставили только % заряда инициирую-
щего взрывчатого вещества, запрессовываемого по-
верх нитросоединения. Для прессования этих «безопасных»
капсюлей-детонаторов необходимо, как упомянуто выше, по два
пресса и по два насыпных прибора. Одна пара приборов (пресс
и насыпной прибор) насыпает и прессует легкое рыхлое взрыв-
Капсюли-детонаторы
505
чатое вещество, а другая пара — тяжелый взрывоопасный
гремучертутный состав. Установлено, что капсюль-детонатор, со-
держащий 0,8 г тринитротолуола и 0,35 г гремучертутного со-
става (с бертолетовой солью) обладает как детонатор большей
мощностью, чем капсюль с 1,5 г гремучертутной смеси.
3. Азидотетриловые и азидопентритовые капсюли-детонаторы
Гремучертутные составы очень чувствительны к влаге и при
открытом хранении снаряженных этими составами капсюлей,
в условиях влажного воздуха в шахтах, легко дают отказы. Со
времени первого патента Вёлера от 1908 г. были произве-
дены многочисленные попытки замены гремучей ртути азидами
тяжелых металлов, по преимуществу дешевым и высокобри-
зантным азидом свинца. Азид свинца нельзя запрессо-
вать «вмертвую»; кроме того содержание влаги (до 5%) не мо-
жет уменьшить его детонирующей способности. Азид свинца
в комбинации с тринитрофенилметилнитрамином (тетрилом) или,
еще лучше, с пентаэритриттетранитратом, поддающимся запрес-
сованию при очень высоких давлениях без потерь во взрывчатых
свойствах, дает капсюли, занимающие наименьший объем при
небольшой силе действия. Это особенно справедливо ц отноше-
нии капсюлей Briska № 8, содержащих в качестве первичного
заряда 0,3 г азида свинца и тринитрорезорцината свинца в со-
отношении 4: 6 и вторичный заряд 0,85 г тетрила, причем пер-
вый прессуется при 400—500 ат, а второй — при давлении
2000 ат Ч В настоящее время для военных капсюлей-детонаторов
выдвигается на первое место также гексоген.
Азид свинца нельзя запрессовывать в медные гильзы, так как
во влажном, содержащем углекислоту воздухе он взаимодей-
ствует с металлом оболочки и дает крайне чувствительный
к удару и трению азид меди. Вследствие этого в течение ряда
лет существовала проблема выбора материала оболочки для
азида, пока наконец был введен алюминий; ни азид свинца, ни
тринитрорезорцинат свинца совершенно не действуют на этот
металл, но для гремучей ртути алюминий непригоден; в этом
случае необходимо пользоваться медью или латунью. Алюми-
ниевые капсюли-детонаторы с азидом, начиная с 3 до 10 номера,
как с внутренней чашечкой, так и без чашечки оказались удо-
влетворительными во всех отношениях и изготовляются в массо-
вых количествах.
Другой новый капсюль-детонатор — «шведский» капсюль —
открыт с обеих сторон. Капсюли снаряжаются снизу, вследствие
чего в нижней части детонатора заряд имеет наибольшую плот-
ность и развивает в этой части наибольшее действие.
1 Stettbacher, Die deutschen Sprengkapseln, Z. f. Schiess- u. Sprw.,
1926, 53
506
Капсюли-детонаторы
Применение капсюлей-детонаторов очень разнообразно: каж-
дый снаряд, будь то простой подрывной патрон или громадней-
шая мина, маленькая полевая граната или мортирный снаряд
весом в несколько сот килограммов, аэропланная бомба или тор-
педа, снаряженная с большой плотностью, — инициируется по-
средством капсюля-детонатора. Капсюли-детонаторы необходимы
для производства любых взрывов, за исключением взрывов
небольшого числа смесей, аналогичных дымному пороху, и взры-
вов оксиликвитов. Для гур- и желатиндинамитов достаточны
капсюли-детонаторы № 3; для гремучего студня и шеддитов
требуются капсюли № 5 и № 6; для тринитросоединений и ам-
миачноселитренных взрывчатых веществ применяются капсюли-
детонаторы № 8—10. Если в выборе номера капсюля возникает
сомнение, то следует взять номер более высокий, так как раз-
ница в стоимости большего номера капсюля ничтожна по срав-
Рис. 212. Гремучая ртуть с
0,2°/о воды.
Рис. 213. Тетрил-азид свинца
с 2,9% воды.
Рис. 212 и 213. Капсюли-детонаторы.
нению со стоимостью неполного взрыва или отказа. В отличие
от прежнего времени теперь предпочитают капсюль больших
номеров: в качестве универсального капсюля для гражданских
взрывчатых веществ, как и для динамитов, в последние годы
применяется тетриловый капсюль-детонатор № 8.
Капсюли-детонаторы принадлежат к числу самых опасных
изделий взрывной техники. Их перевозка требует особой осто-
рожности, а при перевозке по железной дороге необходима
особенно тщательная упаковка, устраняющая опасность взрыва:
такой упаковкой служат толстостенные деревянные ящики на
винтах, причем малые ящики с капсюлями упаковываются
в большие и обкладываются древесной стружкой.
4. Электродетонаторы и электрозапалы
Способ электрического воспламенения в настоящее время
имеет широкое распространение и приобретает все большее и
Kancio/i и-детонаторы
507
большее значение, так как его преимущества по сравнению с за-
жигательным шнуром — быстрота, удобство, чистота, и наконец
безотказность воспламенения — совершенно очевидны. Вслед-
Рис. 214- Электрозапал мгновенного действия, соединенный с капсюлем-дето-
натором, с защитой от воды при высоком давлении воды; медные провода диа-
метром 0,7 мм покрыты гуттаперчей (разрез):
/—изолированные провода; 2—защитное уплотнение от высокого давления воды; заливка;
4—воспламенитель; 5—ударный состав.
ствие этого для взрывов в шахтах, опасных по газу, упо-
требляются исключительно электродетонаторы.
В Германии официально допущены нижеследующие электро-
запалы 1:
1. Запалы с мостиком накаливания,
имеющие внутреннее сопротивление от 1 до 3 2,
безопасные в отношении постоянного тока силою
до 0,1 А.
2. 3 а п’а л ы с мостиком накаливания,
имеющие внутреннее сопротивление от 65 до
150 2, безопасные в отношении блуждающих то-
ков, т. е. безопасные в отношении постоянного
тока силою не менее 0,18 А и постоянной нагрузки
до 15 V.
3. Щелевые запалы с очень большим со-
противлением. Употреблявшиеся в свое время
в больших количествах искровые запалы в настоя-
щее время запрещены вследствие малого сопроти-
вления в отношении блуждающих токов; однако
в других странах запалы эти еще применяются, как
более дешевые по сравнению с запалами с мости-
ком накаливания.
Значительно более других типов распростране-
ны запалы с мостиком накаливания;
в Америке например применяется только этот тип
запалов. Высокоомные искровые электроза-
палы нашли себе большое применение в гер-
манских и польских угольных шахтах, так как они не
I
Рис. 21а.
Воспламени-
тельный со-
став, нане-
сенный иа
мостик эле-
ктрозапала:
/—зажигатель-
ная головка;
2—мостик; 5—'
согнутые пла-
стинки для мо-
стика; 4—изо-
ляция; 5—за-
жим для изоля-
ции и пласти-
нок.
воспламе-
няются в шахтах от блуждающих токов низкого напряжения
(блуждающие токи в шахтах получаются от рудничных элек-
трических железных дорог).
1 Об электрических запалах см. 7. f. Schiess- u. Sprw., 1931, 181 и сл.,
затем Glflhziinder, там же, 1931, 224.
508
Капсюли-детонаторы
Сложное внутреннее устройство современного электрозапала
с мостиком накаливания видно из рис. 214 и 215. Воспламенение
запала производится при помощи очень тонкой платиновой или
платиново-иридиевой проволоки толщиной 0,03 см, которая на-
каливается уже при кратковременном прохождении через нее
слабого электрического тока и воспламеняет головку состава,
которая взрывает примыкающий капсюль-детонатор. В щелевых
запалах (без платинового мостика) между двумя полюсами,
помещающимися в зажигательной массе, от -индуктора проска-
кивает искра и воспламеняет чувствительный состав. В искровых
запалах между полюсами запала помещается горючий проводя-
щий ток состав, который при прохождении тока мгновенно на-
каливается до температуры вспышки.
Состав для электрозапалов содержит чувствительную к тем-
пературе легко воспламеняющуюся смесь — обычно гремучую
ртуть и бертолетову соль, смешанные в отношении 3:1.
Некоторые заводы применяют смесь бертолетовой соли и
сульфоцианата свинца, в Германии же предпочитают пикрат
свинца. Неоднократно предлагавшееся раньше чрезвычайно
чувствительное к пламени ацетиленистое серебро не нашло себе
применения из-за нестойкости при хранении. Для запалов на-
каливания раньше охотно применяли плохо проводящий ток
пироксилин в чистом виде или в виде смеси с бертолетовой
солью и трехсернистой сурьмой. Этот состав после измельчения
компонентов и их смешения применяется в сухом виде или
чаще в смеси с водным раствором гуммиарабика; состав в виде
тестообразной массы наносится на концы полюсов и на них
высыхает.
Наконец на запальный состав накладывается взрывчатый
инициирующий состав, содержащий гремучую ртуть
и бертолетову соль или, лучше, тетрил с небольшим количе-
ством азида свинца.
Один из ведущих заводов изготовляет в настоящее время шесть раз-
личных сортов электрозапалов с мостиками накаливания,
а именно три- сорта мгновенных запалов и три сорта — капсюлей с з а-
медлением (замедление достигается помощью бикфордова шнура). Кроме
того завод поставляет электродетонаторы мгновенного действия, впрочем
только № 3, 6 и 8. Проводники электрозапалов могут быть железные луже-
ные или медные, имеющие в большинстве случаев в качестве изоляции двой-
ную оплетку из бумаги или из шерсти, пропитанную кабельной массой. Все
запалы мгновенного действия помещены в бумажную непромокаемую или
латунную гильзу, внутри которой запал заливается серой, асфальтом или
смолой, а оставшаяся пустая часть гильзы надевается на капсюль-детонатор.
Для безопасных в отношении рудничного газа запалов1 приме-
няется для заливки беспламенная масса, состоящая из алюминиевых квасцов,
расплавленных в своей кристаллизационной воде; оплетка проводов также
изготовляется из негорючего материала, пропитанного высокохлорирован-
ными негорючими углеводородами. Алюминий как материал для гильз
к употреблению не разрешается.
Ср. герм. пат. 526097 и 541975.
Капсюли-детонаторы
509
В другом конкурирующем с этим образце замедление достигается не
при помощи бикфордова шнура, вводимого в запал, а запрессовкой в самый
Рис. 216. Электродетонатор.
капсюль столбика дистанционного состава. Такое соединение
известно под названием запала Эшбаха.
Обыкновенно интервал между взрывами составляет % сек., так что при
максимальном'времени горения в 6 сек. можно произвести 12 последователь-
ных взрывов. Газы, образующиеся при сгорании замедлителя,
выходят наружу через 2 боковых отверстия в гильзе капсюля- ..
детонатора; до употребления эти отверстия заклеены бума- I/
гой. Недавно стали изготовлять также запалы, не дающие I
или, вернее, дающие мало газов; преимущества этих запалов I]
сильно рекламируются1.
Электрозапалы отличаются от электро-
детонаторов только тем, что не содержат взрывча-
тых веществ. Поэтому они не опасны в отношении
взрыва в собственном смысле этого слова, но и
при снаряжении, вследствие того, что запал наде-
вается на капсюль-детонатор, в системе могут легко
образоваться неплотности, и они нередко дают
отказы. Принимая это во внимание, в Англии и
в Америке2 электрозапалы при изготовлении соеди-
няют с капсюлями-детонаторами, тогда как немец-
кие и итальянские рудники до сих пор не усвоили
себе этого порядка.
Прежде в качестве источника тока слу-
жили свинцовые аккумуляторы, в настоящее же
время пользуются исключительно аппаратами с
магнето или динамо, которые при малом весе
отличаются большой производительностью. Так
например динамоэлектрический аппарат Ш а ф-
яер а с пружинным заводом при весе около
4,1 кг может воспламенить 50 электрозапалов -с мо-
стиком накаливания при общем сопротивлении до
200 Q. Продолжительность действия тока около
V«o сек.
Электропаление сравнительно с бикфордовым
Шнуром имеет некоторые преимущества. Во-первых,
нет того неприятного дыма и гари, которые дает
ири сгорании шнур, затем воспламенение зарядов
можно производить с любого расстояния из за-
Рис. 217.
Электроде-
тонатор с за-
медлителем
иа 2,5 сек.:
/—электриче-
ский запал; 2—
замедлитель на
2,5 сек.; 3 —
капсюль-дето-
натор.
1 Z. f. Schiess- u. Sprw., 1932, 6; шведск. пат. 154187 (1931) (Т г о i s d о ft);
Франц, пат. 721346 (1931) (Hercules Со).
2 А также в СССР. Прим. ред.
510
Капсюли- детонаторы
щищенного места и в точно определенный момент. Следующее
важное преимущество заключается в высокой безопасности
в отношении рудничных газов, так как всякие операции с голым
огнем при электрозапалах отпадают. Далее, электропаление
является единственным, кроме применения детонационного
шнура, способом, при котором возможно взорвать в один приех
большое количество зарядов. Единовременный взрыв группь
зарядов в некоторых случаях взрывных работ совершенно не
обходим, например для отрыва больших глыб или для мгновен
ного разрушения целых горных отвесов. Кроме того после за-
бойки всех зарядов в буровые скважины можно проверить
посредством гальванометра всю систему в отношении надеж
ности воспламенения, впрочем только в том случае, еслизарядь
включены последовательно. Но, с другой стороны, электрона
ление обходится дороже и более сложно, чем пользование за-
жигательным шнуром: необходимо иметь источник тока,
проложить провода и располагать специальными запалами.
5. Детонаторы, промежуточные заряды, инициирующие
заряды
Детонаторы представляют собою усиленные капсюли-дето-
наторы,' предназначаемые для надежного взрыва трудно детони-
рующих материалов в снарядах. Они ведут свое начало от про-
межуточных зарядов Эбля и имеют целью вызвать детонацию
большого инертного разрывного заряда, превосходящую им-
пульс небольшого капсюля-детонатора в десятки и сотни раз
Детонатор всегда соединен с капсюлем-детонатором, и оба эти
элемента образуют главную составную часть всякого взрыва-
теля; вследствие того что детонаторы играют роль посредни-
ков, их называют промежуточными или иници-
ирующими зарядами. Форма и величина детонаторов
очень разнообразны; вес их колеблется от десяти до нескольких
сот граммов.
Тотчас после введения в 1886 г. первых образцов бризант-
ных снарядов выяснилось, что плавленая или сильно спрессо-
ванная пикриновая кислота в отличие от других взрывчатых
веществ не детонирует от простого капсюля-детонатора, а тре-
бует легко детонирующего промежуточного заряда из кристал-
лической или слабоспрессованной пикриновой кислоты, который,
с одной стороны, хорошо отзывался бы на импульсе капсюля-
детонатора, а с другой, — благодаря мощности своего взрыва
мог бы легко преодолевать сопротивление детонации плавле-
ного заряда. После этого были сконструированы снарядные
взрыватели, которые совместно с капсюлем-детонатором содер-
жали небольшой заряд слабо спрессованного взрывчатого
вещества. Подобное же устройство было применено впослед-
ствии для тринитротолуола (рис. 171), причем промежуточный
Капсюли-детонаторы
511
заряд по причине трудности детонации этого взрывчатого ве-
щества стал несколько больше по размерам и менее удобным.
Этот заряд был неудобен в двух отно-
Рис. 218. Шашки флег-
матизированиого пент-
рита или тетрила.
шениях: во-первых, потому, что спрессо-
ванный детонатор уменьшал вес разрыв-
ного заряда в снаряде, во-вторых, явилась
опасность, что при выстреле детонатор
от сотрясения воспламенится, или даже
взорвется, так что центр тяжести снаряда
благодаря этому мог бы сместиться.
Эти недостатки были совершенно устра-.
йены применением тетрила. Это бризант-
ное взрывчатое вещество может быть за-
прессовано при самых’ больших давле-
ниях, не теряя способности легко де-
тонировать; полученные после запрессовки шашки тетрила
становятся твердыми как стекло и приобретают характер-
ный блеск; удельный вес прессованного
Еще более действительным является
флегматизированный пен-
трит, особенно в форме пластиче-
ского пентринита. Его удельный вес
также равен 1,7; это бризантное взрыв-
чатое вещество вследствие малой чув-'*
ствительности и более низких давле-
ний при прессовании может быть за-
прессовано в самые большие латунные
ввинчиваемые гильзы.
Прессование производится на гидравли-
ческих прессах, окруженных для безопас-
ности на случай взрыва толстым цилиндриче-
ским жеЛезным щитом.
Прессование ведется в гладко отполирован-
ной стальной матрице хорошо пригнанным за-
каленным пуансоном. Для того чтобы умень-
шить бесполезное трение порошкообразного
взрывчатого вещества между внутренними стен-
ками матрицы и пуансоном, пуансоны следует
делать внизу с закругленными краями. В дно
матрицы вставляется стальной вертикальный
вкладыш, который после запрессования взрыв-
чатого вещества вынимается и образует в за-
ряде взрывчатого вещества цилиндрический ка-
нал, служащий для помещения капсюля-дето-
натора. При прессовании длинных шашек, осо-
бенно тонких, целесообразно делать пуансон
с коническим концом (рнс. 218). Матрица и
вкладыш устанавливаются на шлифованную го-
тетрила 1,7.
Рис. 219. Гидравлический
пресс для шашек (1 млн. кг
на поверхность платформы
пресса 45 X 45 см, что соот-
ветствует 490 кг на 1 cjk2).
ризонтальную закаленную стальную плиту, которая соединена с поршнем
пресса и при подъеме поршня движется вверх к подушке пресса, в которой
укреплен пуансон. Для того чтобы поршень при подъеме не садился, в под-
водящую сеть включен компенсатор; благодаря этому шашки получаются
I
512
Капсюли-детонаторы
спрессованными более равномерно и при выталкивании из матрицы не ло-
мвются. В случае необходимости поверхности, соприкасающиеся с взрывча-
тым веществом, можно натирать водной суспензией графита; ни в коем
случае не следует употреблять для уменьшения трения жиры и масла, так
как они понижают детонационную способность.
Тетрил. Пентрит. Гексогеи.
Рис. 220. 3,0 г каждого из указанных взрывчатых веществ подвергнуто дето-
нации капсюлем № 8 в ружейной гильзе на 1-мм латунной пластинке. Плот-
ность заряжания 0,9.
Рис. 221.
15 гремучего студня
12,5 пентрита
12,5 гексогена
Рис. 222.
Тетранитроме тан-
о-нитротолуол
идеально разлагающаяся
смесь: 100/28,9
Рис. 223.
Гремучий студень
Рис. 221 — 223. 5,4 г каждого из указанных взрывчатых веществ, помещенного
в ружейной гильзе, подвергнуты детонации при помощи 0,3 г смеси гремучего
серебра с азидом свинца (10:1), заключенной в стеклянную трубку; гильза уста-
новлена на 3-мм свинцовой пластинке,
6. Испытание капсюлей-детонаторов и детонаторов иа
инициирующую способность
Вследствие большого значения инициирующих взрывчатых
веществ в качестве первичных и вторичных зарядов издавна
ведутся изыскания легко выполнимого способа испытания этих
взрывчатых веществ, который позволил бы. дать отчетливую |
TF
Капсюли-детонаторы 513
характеристику их детонирующей или, точнее, их иници-
ирующей силы.
Этого удалось достигнуть только частично. За исключением
вновь предложенного недавно способа испытания посредством
подрыва флегматизированных взрывчатых веществ, все сущест-
вующие способы испытания капсюлей-детонаторов дают только
внешнюю картину механического действия.
Ниже кратко описано пять способов испытания капсюлей-
детонаторов *.
1. Проба на свинцовых пластинках (рис. 221—223) опреде-
ляет по преимуществу бризантность свободно стоящего на пластинке кап-
сюля-детонатора; при замене свинца более жесткой латунью результаты
пробы еще более' рельефны. Мерой силы действия капсюля-детонатора слу-
жат величина пробитого отверстия н форма и размер прогиба свинцовой
пластинки вниз, а также характер лучей на верхней части пластинки, полу-
чающихся в результате раздробления капсюля на мельчайшие части, которые
оставляют на свинцовой пластинке тонкие лучи.
Так как скорость детонации, т. е. зависящую главным образом от нее
бризантность, по новейшим исследованиям Государственного хи-
мико-технического института в Берлине следует рассма-
тривать как истинную причину инициирующей способности взрывчатого ве-
щества, то проба на свинцовых пластинках всегда является ценным вспомо-
гательным методом, особенно если принять во внимание легкость ее выпол-
нения.
Взрыв на свинцовой пластинке (рис. 222) показывает, что смесь тетра-
нитрометана с о-нитротолуолом имеет значительно большую бризантность,
чем смесь гремучего студня с пентритом и гексогеном. Это тем более пора-
зительно, что вообще различие в бризантности взрывчатых веществ более
заметно сказывается на твердой поверхности, например на железе более,
чем на мягком свинце. Эта аномалия легко объясняется тем обстоятельством,
что винтовочная гильза для относительно небольшого н длинного заряда
является слишком прочной оболочкой, которая достаточно мелко раздроб-
ляется жидкой смесью тетраннтрометан — нитротолуол, обнаруживающей
беспримерную бризантность. Поэтому при постановке подобных опытов не-
обходимо подобрать не только пластинку, на которой взрывают капсюль,
но и оболочку соответствующей прочности. Для взрывов на железных пла-
стинках очень характерны рис. 113—115, но различие в скоростях детонации
было бы еще более рельефно, если бы для опытов был взят прочный желез-
ный тигель.
2. Проба на свинцовых цилиндрах носит совершенно такой же
характер, как и другие пробы, применяемые для испытания взрывчатых ве-
ществ; разница только в том, что свинцовые цилиндры выбираются в дан-
ном случае соответственно меньших размеров, а именно диаметром около
10 мм и высотою около 100 мм. Эта проба является весьма недостаточной
характеристикой инициирующей способности, хотя получаемые в результате
испытания по этому способу* относительные величины имеют некоторое зна-
чение для выражения энергии взрывчатого вещества.
3. П р о б а «гвоздем». Эта проба применяется в Америке преиму-
щественно для сравнения электродетонаторов. Подлежащий испытанию кап-
сюль привязывается к железному 4-дюймовому (10,2 см) гвоздю таким обра-
зом, чтобы дно капсюля было направлено к головке гвоздя и отстояло от
нее на 4,5 см. Затем система, подвешенная в воздухе на проводниках, взры-
вается. Изгиб гвоздя или, точнее, угол, полученный при продолжении пря-
мых участков гвоздя, принимается за меру силы действия. Например кап-
1 Ср. Escales u. Stettbacher, Initialexplosivstoffe, 1917, 320.
33 Зак. 3171. — Штетбахер.
514
Капсюли-детонаторы
сюли № 3 и 6 дали т среднем из пяти испытаний углы изгиба гвоздя 8.2
и 31,6°.
4. «П е с о ч н а я» проба. Проба эта также происходит из Америки
и предложена Тейлором и Монрое; взрыв состава производят внутри
металлической бомбы, содержащей чистый высушенный кварцевый песок;
после взрыва отсеиванием определяется количество мелочи, получившейся
в результате раздробления. Зерна насыпанного первоначально в бомбу
стандартного песка точно соответствуют ситу с 20—30 отверстиями,
а после опыта песок просеивают через сито с 30 отверстиями и по коли-
честву отсева определяют процент мелочи.
5. Непосредственное испытание капсюлей-детонато-
ров прн помощи флегматизированных взрывчатых ве-
ществ. Этот способ дает не только внешнюю картину действия взрыва,
но и представление о величине инициирующей силы, направленной
на разрушение молекул окружающей взрывчатой массы.
Этот способ был впервые в 1899 г. предложен Эзопом и позднее разра-
ботан Вёлером.
Метод Вёлера основан на пробивании пластинок; испытуемый кап-
сюль-детонатор помещается в гильзу большего диаметра, содержащую
флегматизированный тринитроксилол, и детонируется. Флег-
матизатором служит чистое стандартное парафиновое масло, доба-
вляемое к чистому перекристаллизованному триннтро-и-ксилолу; флегмати-
зация тринитро-м-ксилола производится постепенно начиная с % до 15%.
Медная наружная гильза высотою 55 мм и внутренним диаметром около
10 мм снаряжается 2 г флегматизированного тринитроксилола таким обра-
зом, чтобы испытуемый капсюль-детонатор, будучи помещен в гильзу, от-
стоял от ее дна на 9—14 мм в зависимости от величины капсюля и был
окружен более или менее тонким цилиндром флегматизированного со-
става; такой метод распределения состава в наружной гильзе облегчает
передачу детонации флегматизированному составу, находящемуся как на
дне, так н у стенок гильзы. Наибольший процент парафино-
вого масла, при котором еще получается 'полное пробивание свинцовой
пластинки, принимается за показатель, характеризующий инициирующее дей-
ствие.
Из обширных исследований Вёлера1 следует, что и эти данные не
имеют абсолютного характера. Так, получаемые сравнительные данные
изменяются с изменением диаметра наружной гильзы и часто дают недо-
пустимые колебания в зависимости от ее материала и толщины окружаю-
щего испытуемый капсюль цилиндра из флегматизированного взрывчатого
вещества. Поэтому Герц2 предлагает Применить испытуемое взрывчатое
вещество в виде ровно расположенного слоя и так, чтобы при взрыве на
него действовало только дно капсюля. В качестве взрывчатого вещества
в наружной гильзе Герц предлагает употреблять динитротолуол, стоящий
на границе взрывчатых и невзрывчатых веществ, и сенсибилизировать его
тринитротолуолом.
Все. пять указанных проб были экспериментально испытаны Кастом
и Гайдом3 с целью определения их практической применимости, при-
чем брались также капсюли-детонаторы с вогнутым дном» так называемые
капсюли Шульце. Выводы указанного исследования сводятся к тому, что
ни одна из описанных проб сама по себе не является достаточной для
сравнения различных сортов капсюлей-детонаторов. Позднее Гайд и
Г л о б и г 4 сообщили, что прямой метод испытания с успехом применяется
в различных странах, тогда как «песочная» и «гвоздевая» пробы, дающие
1 Eine пене und direkte Priifungsmethode fiir Initialziinder, Z. f. Schiess- u.
Sprw., 1925, 1926 и 1927.
2 Герм. пат. 530200 (1927).
3 Z. f. Schiess- u. Sprw., 1924, 146—151 и 165—170.
4 Там же, 1928, 350—352.
Капсюли-детонаторы
515
чисто механический эффект, не имеют никакого значения в качестве пря-
мого показателя инициирующего действия.
Недавно Гайд н К ё н е н 1 изучали инициирующую силу капсюлей-
детонаторов в отношении прессованной смеси тринитротолуола с тальком,
выработали новые принципы выполнения этой пробы и дали указания отно-
сительно надреза капсюлей и свободного расположения отдельных слоев
испытуемого состава.
В качестве .подрывного материала служит чистый тринитротолуол и
тальк в виде мельчайшего порошка; возможно более равномерно переме-
шанная смесь изготовляется путем постепенного прибавления талька в ко-
личестве 5% за один прием и в общей сложности содержит 70% талька.
Прессование смесей в шашки диаметром 25 мм и высотою 42 мм произво-
дится при давлении 1250 кг/см2. Для помещения капсюля-детонатора
в шашке выпрессовывается углубление диаметром 6,9 мм и глубиною 25 мм.
Употребляемые для этой пробы свинцовые пластинки имеют толщину 3 см
н длину 10 си, тогда как для простой пробы на пробивание обыкновенно
применяются свинцовые пластинки толщиною 7 мм. Инициирующая
сила может быть выражена или процентом флегматизующего талька, при
котором смесь перестает взрывать от капсюля-детонатора, или же, если
примесь флегматизующего вещества постоянна, может быть определена
пробой на свинцовой пластинке, на свинцовом цилиндре или в бомбе
Трауцля.
1 Z. f. Schiess- u. Sprw., 1931, 393, 433 и 463.
33*
ГЛАВА ВОСЕМНАДЦАТАЯ
i ШНУРЫ ДЛЯ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ
$
1. Обыкновенный медленно горящий шнур
Обыкновенный медленно горящий шнур содержит нитевид-
ную сердцевину медленно горящего порохового состава, .плотно
охваченную снаружи не менее чем двумя оплетками. Обыкновен-
ный шнур был изобретен в 1831 г. англичанином Бикфор-
дом; он (заменил единственный 1применявшийся тогда малопри-
годный способ воспламенения с помощью небольших затравок,
которые в сырых буровых скважинахв большинстве случаев
давали отказы и совершенно .не были пригодны для подрывов
под водой. Образцы шнура того времени благодаря своей доро-
говизне и неприятному дыму, образовывавшемуся при горении,
прививались очень медленно, и только с появлением динамита
Нобеля и капсюлей-детонаторов .началось победоносное
шествие бикфордова шнура.
Обыкновенный бикфордов шнур имеет пороховую сердце-
вину, которая сгорает со скоростью равной примерно 1 cmlcex.
Для снаряжения шнура в большинстве случаев употребляется
мелкозернистый, хорошо отсеянный от пыли дымный порох;
применяя разные смеси порохов, удается в известных границах
регулировать время горения шнура. Оплетка пороховой сердце-
вины может быть весьма разнообразна и зависит главным
образом от тех целей, для которых предназначается шнур,
а именно: сухие, сырые, очень сырые или подводные шпуры;
далее, обмотка шнура зависит от качества забойки, а также от
того, производится ли паление в атмосфере рудничных газов
или угольной пыли.
Бикфордов шнур, предназначенный для совершенно
сухих шпуров, имеет простую джутовую оплетку в противо-
положных направлениях. Оплетка подвергается пропитке, и
в зависимости от характера пропитки получаются асфальтиро-
ванные, так называемые «черные», «красные» или «белые»
шнуры. Если же речь идет о сырых или мокрых шпурах с при-
меняемым для забойки грубым материалом, имеющим острые
края, то применяется шнур с двойной или с ленточной оплет-
кой. Эти оплетки также пропитываются по одному из трех спо-
Шнуры для воспламенения
517
собов. Иногда пропитывают обе оплетки смолою и получают
таким образом двойной просмоленный шнур (болотный шнур).
В тех случаях, когда взрывы производятся в очень сырых шпу-
рах или под водою, следует пользоваться шнурами с двойной
оплеткой, а иногда и с тройной или с ленточной оплеткой, на
которые надета цельная гуттаперчевая оболочка без шва. Для
защиты гуттаперчевой оболочки можно еще поверх нее нанести
ленточную оплетку или оплетку из пряжи. Чаще всего упо-
требляется шнур с двойной дважды просмоленной или дважды
пропитанной клеем оплеткой. Оба сорта применяются для ра-
боты в сырых породах, так как они благодаря плотной обо-
лочке являются водонепроницаемыми, если только не слишком
долго подвергаются действию воды. Проклеенный шнур имеет
перед асфальтированным шнуром то преимущество, что дает
мало дыма, поэтому он предпочтительно применяется при тун-
нельных работах.
Один большой завод изготовляет примерно 10 различных сортов
шнура, которые пригодны для любых условий применения и в любом
климате.
1, 2. Асфальтированный шнур с двойной или тройной оплеткой для
грубых и особо грубых шпуров.
3, 4, 5. Также асфальтированный шнур для сырых и очень сырых
шпуров.
6. Гарантированный в отношении водонепроницаемости при *
подводных взрывах гуттаперчевый шнур.
7, 8. Шнур с тройною оплеткою, малодымный, для сухих мест (в тун-
нелях).
9. То же, но для сырых мест (в туннелях).
10. А н т и г р и з у т н ы й шнур без искрения (пригоден также для окси-
ликвитов).
Употребляющиеся в настоящее время обмоточные машины для
шнура (двух- или трехтарельчатые машины высокой производительности)
очень сходны с изображенной на рис. 227 машиной для изготовления пен-
тритового «шнура.
Шнуры поступают в продажу кусками от 8 до 10 /и длиною.
Каждые 10 кусков сматывают в один круг, который таким обра-
зом содержит 100 м шнура.
Качество шнура определяется главным образом равномер-
ностью его горения. Это последнее обстоятельство зависит от
диаметра и плотности пороховой сердцевины шнура, от давле-
ния, при котором производилась оплетка и наконец от того,
насколько свободно, без задержки, могут при горении шнура
выходить газы. Время горения французского шнура колеблется
в пределах от 85 до 95 сек. на 1 пог. м В Германии нижним пре-
делом считается время горения, равное 100 сек., а верхним до-
пустимым пределом — 130 сек. Конечно более продолжительное
время горения удешевило бы применение шнура и в то же время
уменьшило бы количество образующегося дыма. Однако опыт
показал, что безотказное воспламенение и горение происходит,
как правило, только у шнура, сгорающего в указанных выше
пределах времени. В какой степени наблюдающиеся в отдель-
-518
Шнуры для воспламенения
ных случаях дефекты горения шнура (замедленное и ускоренное
горение и отказы) зависят от упущений при его изготовлении,
показывает разработанный Государственным химико-
техническим институтом1 Метод рентгеногра-
фического просвечивания шнура 2.
Шнуры употребляются почти исключительно в соединении
с капсюлями-детонаторами. Обрезанный перпендикулярно длине
конец шнура вставляется в капсюль и обжимается специальными
щипцами. При обжимке необходимо очень внимательно сле-
дить за тем, чтобы деформировалась только полая часть гильзы,
а не та часть ее, в которой расположен детонирующий состав,
потому что взрыв капсюля всегда влечет за собой потерю не-
скольких пальцев, если не всей руки.
Рис. 224. Бикфордов шнур с обжатым на нем капсюлем-
детонатором.
2. Быстро горящий шнур
Второй класс шнуров составляют быстро. горящие шнуры,
или шнуры мгновенного действия, которые применяются преиму-
щественно для военных целей, но и в этой узкой области при-
менения постепенно заменяются детонирующим шнуром. Англий-
ские «моментальные» шнуры состоят из фитиля, пропитанного
кашицеобразной пороховою мякотью и заключенной в слабую
оплетку. Скорость горения этих шнуров равна около 150 м/сек;
германский образец военного шнура имеет скорость горения,
равную 90 м/сек. Для производства нескольких взрывов отдель-
ные куски шнуров различной длины собирают в общий узел,
причем концы шнуров погружают в жестяную коробку, на дне
которой находится спрессованная лепешка дымного пороха.
Если эту лепешку воспламенить куском медленно горящего
бикфордова шнура, то огонь одновременно передается на все
концы моментальных шнуров, которые благодаря их относи-
тельно небольшой длине почти мгновенно взрывают соединен-
ные с ними заряды взрывчатого вещества.
3. Детонирующий шнур
Детонирующие шнуры ведут свое начало от пироксилинового
шнура, временно введённого в 1879 г. (во французской армии.
Подобные же шнуры, имевшие свинцовую или оловянную обо-
1 Ritter u. Boll ё, Z. f. Schiess- u. Sprw., 1924, 1—7.
’ О свойствах И испытаниях бикфордовых шнуров, ср. Anlage С der
deutschen Eisenbahnverkehrsordnung, 1929.
Шнуры для воспламенения
519
лочку и снаряженные динамитом, испытывались также во Фран-
ции в конце 80-х годов. Примерно около того же времени
(1887 г.) австрийский военный инженер Гесс предложил г р е-
муче ртутный детонирующий шнур, который после
Рис. 225. Обыкновенный (проклеенный) бикфордов шнур (1)
и детонирующий гремучертутный шнур (2):
Z—нижний шнур; 2—верхний шнур.
многочисленных усовершенствований нашел себе применение
в военном деле. Снаряжение позднейших образцов детонирую-
щего шнура состояло из гремучей ртути, флегматизированной
'20% твердого парафина. Этот гремуче-
ртутный детонирующий шнур можно без-
опасно резать, плющить молотком и об-
жимать; при зажигании он медленно сго-
рает, подобно свече, а в голом пламени
сгорает с треском. В противоположность
этому гремучертутный шнур взрывает от
капсюля-детонатора со скоростью 5000
м/{сек. В 1906 г. во Франции был введен
мелинитовый шнур со скоростью детона-
ции 7000 /и/сек; снаряжение этого шнура
состояло из плавленой пикриновой кис-
лоты, введенной в гибкую оловянную
трубку, которая затем вытягивалась до
необходимого диаметра.
В настоящее время в качестве детони-
рующего вещества употребляется глав- 1ис- 226- Бикфордов
ным образом тринитротолуол, который ШНУР в св™вовой об°'
по старому патенту Лёра1 заряжает-
ся в свинцовую трубку в расплавленном
виде. После охлаждения тротила в трубке последняя посте-
пенно вытягивается до диаметра 5—6 жж. Благодаря этому
первоначальная плотность плавленого тринитротолуола умень-
шается до 1,5—1,45, вследствие чего полная детонация стано-
Герм. пат. 182031 (1904).
520
Шнуры для воспламенения
вится возможной от капсюля-детонатора № 8 уже при тол-
щине свинцовых стенок в 0,5 мм. Скорость детонации составляет
максимум 5400 м/сек. Кроме обыкновенного тротилового шнура
(Cordeau Bickford) в гладкой оболочке изготовляется также тро-
Рис. 227. Станок для производства
тэиового детонирующего шнура:
1—воронка для ВВ; 2~лента;, ^—оплетен-
ный шнур; 4—барабан.
таловый шнур, имеющий ординар-
ную или двойную оплетку, кото-
рая обладает большою прочно-
стью и не боится надрывов при
заряжании очень глубоких и не-
ровных шпуров. Несколько кусков
готового детонирующего шнура
общей длиною 120—170 м нама-
тывается ,на катушку, причем дли-
на каждого куска обозначается
на катушке надписью.
Несколько лет тому назад, кро-
ме двух старых типов шнуров, а
именно тротилового шнура в ме-
таллической оболочке и военного
мелинитового шнура, начали изго-
товлять еще два сорта детонирую-
щего шнура с непосредственным
снаряжением взрывчатых веществ
в мягкую оболочку; по наружно-
му виду шнуры эти не отличают-
ся от обыкновенного бикфордова
шнура:
1. Гремучертутный шнур,
снаряжаемый флегматизированной
гремучей ртутью и имеющий ско-
рость детонации до 5300 м/сек.
2. Нитропентаэритрит о-
в ы й детонирующий шнур, снаря-
жаемый чистым или флегматизи-
рованным пентаэритриттетранитра-
том; этот шнур имеет скорость
детонации от 6300 до 7300 м/сек \
изменяющуюся в зависимости от
плотности оплетки.
Гремучертутный детонирующий
шнур, чаще всего пропарафиниро-
ванный насквозь, имеет наощупь
характер воска и при самых ма-
лых диаметрах (рис. 225) обнаруживает исключительную гиб-
кость и мягкость. Этот шнур в настоящее время изготовляется
во многих странах и вводится в употребление не только
1 Friedrich, Z. f. Shiess- u. Sprw., 1931, 185.
Шнуры для воспламенения
521'
для военных, но частично и для гражданских целей. Пентрито-
вый шнур несколько толще, объемистее, особенно при чистом,
нефлегматизированном взрывчатом веществе. Новейшие образцы
шнура, как например шведский, для водонепроницаемости и для
защиты от повреждения острыми предметами имеют гуммиро-
ванную оболочку. Детонирующие шнуры с оплеткою все больше
и больше используются взамен электрозапалов. При больших
групповых подрывах в глубоких шпурах эти шнуры имеют то
преимущество, что не только величина заряда по желанию может
быть разделена на части, но кроме того соответственно скорости
горения детонирующего шнура может быть значительно повы-
шено действие более медленно горящих взрывчатых веществ.
Так, в 1929 г. в одном американском железном руднике по-
средством детонирующего шнура было одновременно взорвано
126 000 кг динамита в 631 отдельных шпурах глубиною до 90 м.
Общая длина детонирующего шнура для этого подрыва дости-
гала 13,5 км, а укладка разветвленной сети шнура потребовала*
не более 36 человеко-часов.
Детонирующие шнуры требуют для детонации капсюль-де-
тонатор, который в свою очередь должен быть воспламенен или
обыкновенным шнуром, или электрозапалом. Соединение кап-
сюля-детонатора с детонирующим шнуром представляет неко-
торые трудности. Капсюль-детонатор можно прикрепить к шнуру
сбоку (параллельно), обмотав шнур нитью; передача взрыва
капсюля в большинстве случаев удовлетворительна, хотя сопри-
косновение со шнуром имеется только по линии. Лучше и ско-
рее производится соединение Шнура с капсюлем-детонатором
посредством особой соединительной трубочки, по-
хожей на колпачок для карандашей Ч Чтобы зажигание обыкно-
венного шнура легко было производить при всякой погоде, на
его конец, надевают воспламенитель, состоящий из небольшой
медной трубочки, содержащей до половины длины чувствитель-
ный к пламени зажигательный состав (воспламенитель Р у д-
ж и е р и).
Концы детонирующих шнуров можно соединять между собою простым-
узлом или переплетением друг с другом. Если необходимо сделать ответ-
вление шнура в сторону, то для лучшей передачи детонации оболочки
шнура главной линии и ответвлений надрезают до сердцевины и закре-
пляют концы так, чтобы сердцевины обоих концов соприкасались между
собою; или же надрезают конец детонирующего шнура в виде вилки и
обворачивают обе половины шнура вокруг главной линии.
Однако в большинстве случаев вполне достаточно простого скручива-
ния ответвления шнура с его главной линией. Этим путем можно, как и
при электрозапалах, получить мгновенный взрыв любого количества заря-
дов, но с тем преимуществом, что расходуется всего один капсюль-дето-
собою; или же надрезают конец детонирующего шнура в виде вилки и
безопасным образом, а надежность воспламенения в сырой породе нли
1 Детали см. в американских справочниках по подрывному делу
(Du Pont a. Hercules Powder Со).
522
Шнуры для воспламенения
при подводных взрывах очень велика, так как в этих случаях употребление
чувствительных к влаге капсюлей-детонаторов и огнепроводов отпадает.
Соединение детонирующего шнура с зарядом взрывчатого вещества
может быть произведено различными способами. Самый простой и надеж-
Рис. 228. Соединительная трубка:
1—детонирующий шнур; 2—капсюль-детонатор; ^—соединение; 4—бикфордов
шнур.
’ный способ — это непосредственное пропускание шнура через заряд или
патрон; однако в тех случаях, когда такой способ представляет затрудне-
ние, шнур располагается вокруг заряда, или, как это делается в глубоких
скважинах, его протягивают сбоку вдоль патронов, причем конец шнура
Рис. 229. Детонирующий шнур с ответвлением:
/—магистраль; 2~ответвление; 3~к шпуру; 4—электродетонатор с соединительной трубкой.
«прикрепляют к нижнему патрону и изгибают шнур около нижней части
патрона.
Ежегодный расход детонирующего шнура выражается многими тыся-
чами километров. Во время последней войны в одной Германии ежемесячно
.расходовалось 2000 км шнура трех различных сортов.
ГЛАВА ДЕВЯТНАДЦАТАЯ
ПРАКТИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ ИСПЫТАНИЯ
ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ
Для сравнения различных взрывчатых материалов в отноше-
нии их действия существует несколько простых способов. Наи-
более легкой и быстрой пробой является детонирование взрыв-
чатого вещества в толстостенном железном тигле, установленном
* на железной пластинке (рис, 230). По силе пробивания пластинки
и вырыванию металла с ее поверхности разлетающимися
Рис. 230. Проба на пробивание и образование лучей зарядом,
^свободно расположенным на металлической пластинке, поме-
щенной на толстостенном цилиндре.
осколками тигля можно составить наглядную картинуг действия
испытуемого взрывчатого вещества по сравнению с другими
взрывчатыми веществами. При употреблении пластинок из бо-
лее мягкого металла, например такого, как латунь или медь,
также получаются характерные картины взрыва для взрывчатых
смесей, детонирующих coi средними <и относительно малыми
скоростями.
Величина пробитого отверстия характеризует взрывчатое
вещество главным образом в отношении его энергии, тонкие же
и густые лучеобразные бороздки дают представление о ско-
рости его детонации (бризантности). Для близких
между собою взрывчатых веществ, судя по этим признакам,
можно легко решить, какому из них принадлежит самая высо-
524 Практические способы испытания взрывчатых веществ
кая или самая низкая характеристика. Самые отчетливые луче-
образные бороздки получаются на стальных пластинках, но
вследствие того, что при употреблении последних всегда полу-
чаются мелкие осколки, следует предпочтительно пользоваться
твердым железом (рис. 4 и 115). Из многочисленных фотогра-
фий, помещенных в этой книге, обратим внимание на рис. 106—
107, где особенно ярко заметно различие между энергией и
скоростью детонации.
При всем том результаты испытания на (пластинках всегда но-
сят только качественный характер. Однако и описанные ниже
методы, вошедшие в общее употребление благодаря тому, что
они дают числовые характеристики взрывчатых веществ, сами
по себе еще не являются удовлетворительными и лишь в сумме
приближенно дают картину действия взрывчатого вещества.
I. Проба Трауцля в свинцовых цилиндрах
Одним из старейших и простейших способов сравнительного
измерения взрывчатого действия различных взрывчатых веществ
является детонация образца взрывчатого вещества в свинцовом
цилиндре, причем за меру действия принимается получающееся
расширение ’. Для выполнения испытания с 1903 г. действуют
следующие интернационально принятые условия.
Размеры прибора. Прибор состоит из свинцового цилиндра
(рис. 231) высотою 200 мм и диаметром 200 мм. По оси цилиндра проходит
канал глубиною 125 мм и диаметром 25 мм, в который помещается взрыв-
чатое вещество. Для отливки цилиндра употребляется возможно более
чистый, рафинированный, не содержащий окислов мягкий свинец, а для
цилиндров, предназначенных для ряда опытов, следует брать свинец одной
и той же плавки. Отливка производится в специальных формах, завинчи-
ваемых с двух сторон и имеющих соответствующий стержень для канала;
во избежание образования вредных включений окиси свинца2 температура
плавки не должна превышать 400°. Во время охлаждения свинец следует
сливать, а застывающий в опоке с поверхности свинец необходимо всякий
раз прокалывать.
Описание способа. Для опытов следует употреблять цилиндры,
которые после отливки стояли довольно продолжительное время, чтобы
иметь по всему цилиндру равномерную температуру 15—20е. Такой ци-
линдр весит около 70 кг. Проба подлежащего испытанию взрывчатого
вещества отвешивается в количестве 10 г и затем формуется при помощи
оловянной фольги (80—100 г в 1 м2) в патрон диаметром 25 мм, который
имеет размеры, указанные на рис. 231, и для получения гильзы закаты-
вается прямоугольной стороной на деревянную скалку диаметром 24 мм.
В качестве инициатора в середину патрона вставляется электродетонатор
с зарядом, весящим 2 г. Заряд досылается доотказа посредством деревян-
ной палочки (карандаша) и осторожно уплотняется, а провода электроза-
пала помещаются в середине канала. Для забойки служит совершенно сухой
кварцевый песок, просеянный через сито, имеющее 144 отверстия на 1 см2
при толщине проволоки 0,35 мм. Этот песок равномерно засыпается в ка-
1 Trauzl, Dinglers Polytechn. Journal, 1883, 248, 511.
!Kast u. Selle, Gluckauf, 1927, 900—903; Friedrich u. Briinn,
Z. f. Shiess- u Sprw. 1932, 126.
I. Проба Трауцля в свинцовых цилиндрах
525
нал, и избыток его снимается с поверхности. Образовавшееся после взрыва
заряда расширение заполняется водою; число пошедших кубических сан-
тиметров воды (расширение брутто), за вычетом первоначального объема
канала (61,3 см®) является мерилом действия взрывчатого вещества. Из
полученного таким образом расширения нетто 17 см® приходится на рас-
ширение, производимое 2-г капсюлем-детонатором, это число иногда также
вычитается.
Оценка полученных результатов
1. Измерение в свинцовом цилиндре может удовлетворить требо-
ванию в отношении надежности сравнения результатов только в том
случае, если оно производится для бризантных взрывчатых веществ
одного и того же рода. При более или менее больших отличиях
в скоростях развития давления различных взрывчатых веществ срав-
нение результатов становится ненадежным.
2. Данные о действии взрывчатых веществ всегда представляют
собою средние значения минимум из трех опытов.
Рис. 231. Нормальный свинцовый цилиндр и станиоль для
обертывания заряда.
3. На надежность измерения существенно влияют равномерная
температура свинца во время опыта и равномерность материала для
забойки. За нормальную температуру принимается температура 15°.
Холодные свинцовые цилиндры дают при взрыве меньшее расшире-
ние; разница по сравнению с температурой в 20° составляет до 5%.
Кроме этих нормальных цилиндров для зарядов в 10 г употребляются
еще шарообразные свинцовые бомбы диаметром 40 см, имеющие канал
диаметром 30 мм и глубиною 225 мм, рассчитанные на 50 г взрывчатого
вещества. Вес бомбы 360 кг. Форма для отливки точно так же состоит
из двух частей, имеет заливочную воронку и снабжена приспособлением
для подогрева. Эта проба особенно пригодна для сравнительного испыта-
ния трудно детонирующих военных плавленых и прессованных зарядов,
для которых, кроме капсюля, требуется еще детонатор.
Проба в свинцовых цилиндрах позволяет производить надеж-
ное сравнение практической работоспособности взрывчатых ве-
ществ только в пределах одной и той же группы
взрывчатых веществ. Соответственно этому величины
расширения могут служить для выражения общей энергии
(ср. табл. 41) только для составов равной или близкой скорости
526 Практические способы испытания взрывчатых веществ
детонации. Вообще же расширение при той же энергии с по-
вышением скорости детонации увеличивается, поэтому кажу-
щееся противоречивым выражение «бризантность в свинцовом
цилиндре» имеет известное основание. Так, «инертный» дымный
порох, несмотря на то что его энергия близка к энергии дини-
тробензола благодаря в J5 раз меньшей скорости разложения,
дает расширение всего 30 с/и3, т. е. совершенно' непригодную для
сравнения величину. Далее, расширение зависит от плотности
заряжания и с повышением давления прессования вообще скорее
уменьшается, а не увеличивается, что справедливо и в тех слу-
чаях, когда понижение чувствительности в результате уплот-
нения не учитывается (табл. 42). Полная пропорциональ-
ность, сохраняющаяся в широких границах, наблюдается по
Науму только для удельной энергии и частное от деления
вычисленного удельного давления на расширение в свинцовом
цилиндре для самых различных взрывчатых веществ постоянно
и равно 1,92.
ТАБЛИЦА 41
Расширение в свинцовом цилиндре, даваемое важней-
шими взрывчатыми веществами (10 г детонировались с пе-
сочной забойкой, объем брутто в ел/3)
Водяная 1 Водяная
забойка забойка
Нитрогликоль . . . Гремучий студеиь . Метилнитрат .... Нитроглицерин . . . Пентринит 80/20 . . Нитроманнит .... Гексоген Пентаэритриттетра- нитрат ...... Желатиндинамит 65Р/0-ный Тетранитроанилин . Пироксилин сухой . Аммиачноселитрен- ное взрывчатое ве- щество (астралит). Т рииитрофеиилметил- нитрамин чистый . 600 580 560 550 530 520 520 475 460 430 420 415 390 650 615 600 560 Тринитрофенилметил- нитрамин техниче- ский Ди пента эритритгекса- нитрат ...... Пикриновая кислота Тринитротолуол . . Хлоратное взрывча- тое вещество (шед- дит) ....... Дииитробензол . . . Веттердетоиит В . . 2,4-Динитротолуол . Гремучая ртуть ? . . Азид свинца .... Дымный порох . . . 350 380 305 295 290 255 220 190 150 115 30 1 | III 1 1 1 1 1 II
Если производится сравнительное испытание жидких взрыв-
чатых веществ, то, так как песок без особого промежуточного
слоя может потонуть в ,10-г пробе и исказить результаты, жид-
кие взрывчатые вещества испытывают чаще всего в виде смесей,
I. Проба Трауцля в свинцовых цилиндрах
527
подобных гурдинамиту, или пользуются также водяной забой-
кой. В последнем случае и еще более три глицериновой
забойке получаются значительно более .высокие числа.
Чтобы найти объем «нетто» например для пентрита,
необходимо из 480 ои8, полученных при температуре опыта 20°,
вычесть 61 CMsf приходящиеся на канал, + 24 ст3 — на тетрило-
вый капсюль-детонатор № 8 + 6 саг3— поправка на температуру,
которая была на 5° выше нормальной (1% объема брутто), и
расширение нетто составит 389 он3.
ТАБЛИЦА 42
Расширение при различных плотностях заряжания и
различных материалах з а б о й к н (по Науму 1)
Удель- ный вес Песок Вода Глицерин
Тетрил, непрессованный 0,8 351 420 450
Тетрил, подпрессоваиный от руки . 1,1 332 406 451
Пентрит.... 0,5 515 2 -— —
0,8 507 — —
Гексоген 0,6 4732 —- —
Динитродиэтилэтанолоксамиддини- 1,1 471 —- —
трат 0,6 452 — 528
Моноэтаноламиндинитрат 0,5 432 — 505
Взамен «того международного способа Трауцля во Франции принят
видоизмененный метод, при котором по предложению Г е й з е, сделан-
ному в 1904 г., вместо объема определяют величину з а рр д а,
которая при взрыве в свинцовом цилиндре дает тот же объем рас-
ширения, что и взрывчатое вещество, принятое за эталон.
В качестве эталона принята чистая пикриновая кислота®, взрываемая в ко-
личестве 15 г в нормальном свинцовом цилиндре капсюлем с 1,5 г чистой
гремучей ртути. Тогда если с — величина заряда взрывчатого вещества,
дающего при взрыве тот же объем, то коэфициент работйсло-
15
собности определяется по формуле 100-—- Следовательно если 9,6 г,
гремучего студня дают то же расширение, что и 15 г пикриновой кислоты,
а именно 485 см3, то коэфициент работоспособности гремучего студня будет
100 — =155.
У,о
3 Z. f. Schiess- u. Sprw., 1932, 184, 229.
2 Эти числа не сходятся с числами табл. 41, относящимися к военным
и проведенным автором книги испытаниям.
3 Венне н, Бюрло и Лекорше, Пороха и взрывчатые вещества,
Русск. перев. ОНТИ, 1936.
528 Практические спосооы испытания взрывчатых веществ
ТАБЛИЦА 43
Коэфициент работоспособности некоторых типичных
взрывчатых веществ
Дымный порох................47
Шеддит 60 N.................86
Пикриновая кислота чистая . . 100
Гурдииамит, 75%-ный.........102
Шнейдерит..................111
Тетрил........................И?
Пентрит......................147
Пентрииит 80/20, флегматизиро-
ваниый....................144
Гремучий студень.............155
Нет необходимости путем многочисленных опытных взрывов точно
устанавливать вес заряда, который дает то же расширение, что и эталон-
ный заряд пикрйновой кислоты. Достаточно найти близкий объем, чтобы,
.пользуясь им, вычислить точную величину, так как расширение или, точ-
Рис. 233. Гре-
мучий студень.
Рис. 232. До
взрыва.
Рис. 232 — 235.
Рис. 235. Дым-
ный порох (с за-
бойкой из
цемента).
Рис. 234. Три-
нитротолуол,
прессованный.
Пробы в свинцовом цилиндре по Т р а у ц л ю (разрез
цилиндров).
нее, прирост объема (ДЕ) увеличивается пропорционально весу заряда •_
возведенному в Степень 1,4:
ДУ=&. С1’4.
Этим же способом недавно была определена «сила» 14 различных
имеющихся в продаже американских динамитов1. За эталон в данном
случае принято 10 г 40%-ного straight-dynamite, дающего расширение
330 см3 брутто. Такое же расширение дают 16,02 г 20%-ного желатин-
динамита или 6,93 г гремучего студня. Если «весовую» силу гремучего
•студня принять за 100, то сила 20% желатиндинамита составит
6193'100 - 433
16,02 ~ 43,3‘
Французский метод с переменными зарядами и постоянным
объемом расширения выражает работоспособность взрывчатых
веществ более точно, чем обычный способ Трауцля, но он до-
роже и обстановочнее.
Tolch a. Perrott, Rep. of invest., 3039 (1930).
//. Проба по обжатию
529
II. Проба по обжатию
Заряд весом
ЮОшшбОг
Рис. 236. Проба Гесса на
обжатие свинцовых цилиндров.
В то время как величина расширения может быть принята
•за меру энергии или работоспособность взрывчатого вещества,
проба по обжатию свинцовых цилиндров или проба на
бризантность дает сравнимые величины в смысле скорости
детонации. Она является желательным дополнением к пробе
Т р а у ц л я и, как и эта последняя, .всегда применяется во всех
крупных заводских лабораториях.
Метод основан на том, что цилиндр
из мягкого металла (крешер) вос-
принимает деформирующее его дей-
ствие удара, которое производит
взрывчатое вещество при открытом
взрыве на пластинке. Употребитель-
ные в настоящее время пробы по
обжатию цилиндров были предложе-
ны Гессом (1879 г.) и Кастом
(1913 г.): в первом случае два свин-
цовых цилиндра, во втором — ма-
.ленький медный цилиндр обжимают-
ся под действием силы удара взрыва.
В австрийской пробе по обжатию
или в пробе Гесса (рис. 236) при-
меняются два поставленных друг на
друга свинцовых цилиндра диаме-
тром 40 мм и высотою 30 мм каждый,
на которые кладут толстую стальную
пластинку; на этой пластинке взры-
вают 100 лли 50 г взрывчатого ве-
щества в гильзе того же диаметра из
белой жести. При этом верхний ци-
линдр сплющивается вдвое больше,
чем нижний, а в случае высокобри-
зантных зарядов совершенно дефор-
мируется (рис. 237).
Поэтому из практических соображений часто употребляется
только один цилиндр, как например на заводах Акц. о-ва «Ди-
намит» в Шлебуше, где на одном цилиндре нормального диа-
метра в 40 мм, но высотою 65 мм в заводских условиях испыты-
вается 100 г, а в некоторых случаях до 300 г взрывчатого ве-
щества.
Устройство аппарата Каста для измерения бризантности
видно из рис. 238. Этот прибор вследствие большей чистоты и
однородности меди дает возможность получить более точные и
сравнимые величины, чем те, которые получаются со свинцо-
выми цилиндрами, однако части, подвергающиеся действию
34 Зак. 3171. — Штетбахер.
530 Практические способы испытания взрывчатых веществ
удара детонации, настолько изнашиваются, что поршень быстро
раздается и вместе с неизбежно деформирующейся предохрани-
тельной пластинкой подлежит замене.
Поэтому для постоянного производственного контроля от-
дают предпочтение пробе Г е с с а, так как здесь не имеется
трущихся деталей, а цилиндрики после испытания легко можно
снова отлить.
Рис. 237. Обжатие двух свинцовых цилиндров заря-
дами ВВ весом 35 г (по Наукгофу):
7—гремучий студень; 2—желатнидннамнт; 3— окснлнквнт; 4—грему-
чий студень, </=1,52; 5—гремучий студень с пробковой мукой, </=1.45;
б—гремучий студень замороженный, </=1,6.
ТАБЛИЦА 44
Зависимость обжатия от скорости детонации и пл о"т и о-
сти заряжания (по Касту)
Плотность заряжания i Обжатие мм Скорость детонации М'Сек
Тринитрофенилметилнитрамин . . . 1,42 3,57 .
1,53 3,91 7145
Гексанитродйфеииламин 1,59 3,94 7160
1,32 3,32 —-
Пикриновая кислота 1,34 2,81 6160
1,60 3,88 7100
Тринитробензол 1,35 2,93 6300
1,60 3,38 7000
Тринитротолуол 1,34 2,80 5940
1,60 3,13 6680
Трииитрохлорбензол 1,66 3,36 6800
Триннтрокрезол Макарит (28,1% тринитротолуола, 1,63 3,31 6850
71,9% нитрата свинца) 2,75 2,86 4700
//. Проба по обжатию
531
По измерениям Мейера, произведенным в научно-исследо-
вательской лаборатории Акц. о-ва «Динамит» величина обжа-
тия находится в линейной зависимо-
сти от положения капсюля-детонато-
ра; давно уже известно, что при вос-
пламенении заряда снизу получается
меньшее действие, чем при воспла-
менении сверху; это подтверждается
в данном случае численно. Так для
зарядов 100 г при диаметре патрона
40 мм (рис. 238) были найдены умень-
шающиеся скачками величины обжа-
тия (в мм) (см. табл, внизу страницы).
Сущность явления сводится сле-
довательно к сложению сил удара
в направлении детонационной волны.
Однако суммарное увеличение сжатия
имеет место только для определен-
ной длины патрона и затем остается
для каждого взрывчатого вещества
постоянным. Уже при длине патро-
на, равной 120 /им, числа заметно
приближаются к постоянной величи-
не сжатия; только для динамита, ско-
рость детонации которого остается на
нижнем пределе даже при употребле-
нии патрона диаметром 40 мм, что
практически конечно невозможно,
для получения величины обжатия,
соответствующей верхнему пределу
скорости "детонации динамита, необ-
ходим патрон длиною 50 см. Поэто-
му испытание на бризантность в при-
боре для обжатия дает сравнимые
величины только для группы взрыв-
чатых веществ, сходных по химиче-
скому составу. Односторонность этой
Рис. 238. Германская проба на
обжатие по Касту:,
/—бикфордов шнур; 2— капсюль-дет о-
натор; 3—заряд В В (высота не менее
70 мм); 4—две свинцовые пластинки
толщиной 4 мм каждая; 5—подкладка
(предохранительная пластинка) из
никелевой стали, толщиною 20 мм и
весом 320 г; б—направляющий цилиндр
(материал—чугун); 7—стальной пуан-
сон весом 680 г; 8—медный цилинд-
рик (крешер) диаметром 7 мм и
высотою 10 мм, точно центрирован-
ный; Р—стальная опорная втулка;/0 —
бронзовая нлн стальная колодка.
Метод Тринитротолуол Жел атин дина мит
Капсюль-детонатор
сверху в сере- дине снизу сверху в сере- дине снизу
Каста Гесса 7.1 19,1 5,7 16,1 4,4 12.9 7,6 23,1 6.1 20,6 4,7 18,0
1 Zur Bestimmung des Stauchwertes von Sprengstoffen, Z. f. Schiess-u. Sprw.,
1929, 6—10, c 9 рис.
34*
532 Практические способы испытания взрывчатых веществ
пробы очевидна, и по своему значению она решительно усту-
пает пробе на пробивание пластинок с ее лучеобразными бо-
роздками от осколков.
Взрывная проба под водою
Ниже мы опишем те методы испытания, которые дают пред-
ставление о действии взрыва морских мин и торпед.
ТАБЛИЦА 45
Данные проб Трауцля и Гесса
(по Цшокке 1)
Взрывчатое вещество Расширение (сл3) Обжатие (жж)
Пикриновая кислота, прессованная, удель- ный вес 1,63 300 3,55
Пикриновая кислота, плавленая, удельный вес 1,76 . . '. 326 - -
Тринитротолуол, удельный вес 1,50 300 3,18
Бездымный порох марки PC 88 350 0,78
Пироксилин, удельный вес 1,12, сухой (2,5% воды) 368 2,10
Гремучий студень 610 0,91
Желатиндинамит (72% НГЦ) 505 1,47
Гурдинамит (70% НГЦ) .... 316 2,34
Шеддит 60 273 1,55
Шеддит 41 300 1,14
Толуоламмонал (30% алюминия) 580 "—
По |Фёргу2 сравниваемые взрывчатые вещества снаряжаются
в запаиваемые жестяные коробки; испытания производятся по
действию на достаточно толстые, расположенные друг за другом
железные листы, причем первый лист, близ которого распола-
гается заряд, в большинстве случаев пробивается, а второй,
отстоящий от первого на 10—20 см, прогибается или выпучи-
вается. Обыкновенно заряды берутся не менее 1 кг и вместе
с обоими листами опускаются на 5 м ниже уровня воды; взрыв
производится электродетонатором. Пироксилин и тринитрото-
луол при этом испытании дают довольно близкие результаты.
Можно рекомендовать более .совершенное, практически испытан-
ное автором устройство (рис. 273), при помощи которого испы-
тывается действие заряда на стальную броневую плиту с при-
варенным с задней стороны железным ящиком, служащим воз-
1 Handbuch der militarischen Sprengtechnik, Лейпциг 1911.
1 Das Ammonal, Вена 1917, 64, 172.
III. Испытание посредством балистическою маятника 533
душным резервуаром (торпе дир о в а ни е с наружной сто-
роны борта в направлении внутренней части трюма корабля,
заполненной воздухом). Так как сталь легко дробится на
осколки и разлетается на куски, то при этих опытах следует от-
давать предпочтение более вязкому железу. При взрывах боль-
ших количеств взрывчатых веществ, например зарядов мин,
равных 50 кт и больше, можно кинематографически заснять под-
нимаемый водяной столб и по его форме, высоте и объему су-
дить о действии заряда (рис. 268, 274 и 296).
111. Испытание посредством балистического маятника
и балистической мортирки
В США1, а также в Англии, где испытания в свинцовом ци-
линдре и методом обжатия менее употребительны, измерение
кинетической энергии (propulsive stength) взрывчатого вещества
Рис. 239. Балистический маятник Испытательной
Mines, в Брустоне (США).
станции Bureau of
1 Подробное описание всех физических методов испытания взрывчатых
аеществ см. Bulletin 346, Bureau of Mines, Ch. E. Munroe a. Tiffany,
Вашингтон 1930, 144 стр.
534 Практические способы испытания взрывчатых веществ
взамен обоих предыдущих способов производится б а л исти-
не -с к и м маятником. При этом испытании определяется
отклонение (deflective force), которое-получает тяжелый маят-
ник три выстреле в него из устанавливаемой перед ним мортирки
зарядом подлежащего исследованию взрывчатого вещества. Маят-
ник, употребляемый на американской испытательной станции Bu-
reau of Mines (рис. 239), весит 14,34 т [балистический маятник, уста-
новленный в Вульвиче (Англия) весит 5 т] и имеет форму мор-
тиры диаметром 31 см. Радиус качания маятника от центра до
шкалы, расположенной по касательной к нижней части его, со-
ставляет 2,91 м. Вторая часть системы, подвижное орудие, из ко-
торого производится выстрел взрывчатым веществом, имеет при
диаметре 61 см длину 91,5 см с каналом по оси диаметром 5,72 см
и глубиною 54,6 с/и. Каждое отклонение мортиры маятника авто-
матически отмечается и может быть определено с точностью до
0,01 дюйма (0,254 мм). В качестве стандартного заряда
(unit deflective charge) принят заряд весом % фунта (227 г)
40%-ного straight-динамита, имеющего точно установленный со-
став; заряд забивается 1 фунтом (454 г) сухой глины. Все другие
взрывчатые вещества соответственно вызываемому ими боль-
шему или меньшему отклонению сравниваются с этим стандарт-
ным взрывчатым веществом, и их сила выражается в цифрах.
Если например требуется 245 г какого-либо взрывчатого веще-
ства, чтобы получить то же отклонение, что и от 227 г стандарт-
ного динамита, то сила испытуемого взрывчатого вещества исчи-
сляется отношением 93 : 100.
ТАБЛИЦА 46
Данные испытаний взрывчатых веществ при помощи
балистического маятника сравнительно с другими харак-
теристиками взрывчатых веществ
Удельный вес Скорость дето- нации Расширение в свинцовом ци- линдре Балистический маятник 227 г стандарт- ного заряда
м!сек отноше- ние см3 ОТНОСИТ, вели- чины эквива- лентно отноше ине
Стандартный ди- намит, 40%-ный 1,24 4772 100 267 100 227 г 100
Straight-динамит 30%-ный . . . 1,31 4548 95,3 196 73,4 254 „ 89,4
Straight-динамит 60%-ный . . . 1,37 6246 130,9 321 120,2 209 , 108,6
Минный порох . 1,25 469 9,8 28 1.5 374 „ 60,7
III. Испытание посредством балистического маятника 535
Согласно этим данным величины отклонений маятника не со-
ответствуют ни скорости детонации (обжатию), ни величине рас-
ширения и дают скорее средние значения бр из ан т-
ностии энергии, причем приближение к работоспособности,
выражаемой числом калорий, как это видно на примере пороха,
значительно больше. Поэтому испытание по отклонению бали-
стического маятника ближе всех подходит к условиям взрыва
в буровой скважине. Недаром эту пробу предпочитают в США
всем остальным. Но громоздкость и дороговизна балистиче-
Рис. 240. Испытание на чувствительность (проба иа трение).
Bureau of Mines, Брустои (США).
ского маятника исключают пользование им для большинства
производств.
Поэтому американские заводы взрывчатых веществ для теку-
щих производственных испытаний применяют в 50 раз более
легкие балистические мортиры типа Дюпона весом
282,4 кг. В отличие от балистического маятника в мортире рзры-
вается заряд взрывчатого вещества в Юг, и измеряется величина
отката. Для усиления отдачи в передней части цилиндрической
камеры имеется тяжелый стальной вкладыш весом 16,6 кт, кото-
рый при взрыве заряда, расположенного за ним в канале мень-
шего диаметра, выбрасывается и по пути перехватывается земля-
ным валом. В настоящее время .взамен стандартного динамита
предпочитают пользоваться в качестве эталона тринитрото-
луолом и например выражают силу цифрой 8,2, если 10 г
испытуемого взрывчатого вещества дают тот же откат, что и
8,2 г тринитротолуола («тротиловый эквивалент»).
536 Практические способы испытания взрывчатых веществ
Наряду с ударной пробой на копре в США принята еще проба
на трение (Pendulum friction device), которая подобно испытанию
по балистическому маятнику также требует большого аппарата —
фрикционного маятника, устанавливаемого на солидном фунда-
менте.
Устройство для этого испытания1 состоит в основном из
отклоняющегося стального маятника с башмаком, вес
которого обьщно равен 20 кг, и наковальни диаметром 30,5 ст,
в середине которой на поверхности скольжения, снабженной
тремя углублениями, помещается проба взрывчатого вещества
в 7 г. Трущаяся поверхность скользящего башмака находится
на конце £-м стержня, а максимальная высота падения составляет
1,5 м. Вместо «насечки» стального башмака часто употребляют
стальной башмак, покрытый твердым деревом. И в этом случае
вес башмака можно изменять рт 1 до 20 кг. Каждое испытание
требует 10 проб, причем после каждого опыта башмак и нако-
вальня тщательно очищаются от приставшего взрывчатого веще-
ства.
Другое небольшое, механически приводимое в действие при-
способление для определения чувствительности ини-
циирующих взрывчатых веществ к трению
описывает Ратсбург2. Это штемпельный аппарат Каста
(рис. 249), верхний пуансон которого вращается над испытуе-
мым составом с переменной нагрузкой.
IV. Испытание на копре
Это испытание служит для установления безопасности в обра-
[цении с взрывчатыми веществами и определяет возможность
принятия таковых к перевозке по железным дорогам.
Устройство состоит из ударника (бабки), который скользит
по двум направляющим и свободно падает на наковальню. Для
определения высоты падения на приборе имеется шкала; удар-
ник посредством перемещаемых по направляющим соединитель-
ных скоб закрепляется на любой высоте и при выдергивании
закрепляющей его проволоки падает с этой высоты. На нако-
вальню кладется небольшая навеска взрывчатого вещества, .и вы-
сота падения ударника изменяется до тех пор, пока не будет
установлена высота, при которой данное вещество взрывается.
Полученные таким образом величины являются однако нена-
дежными, так как плотность слоя взрывчатого вещества и вели-
чина поверхности удара при каждом опыте изменяются. Поэтому
были сконструированы небольшие штемпельные аппа-
раты (рис. 242), у которых закаленный стальной штемпель —
1 S. Р. Howell, Bureau of Mines, Technical Paper, 234 (1919).
2 Z. f. angew. Chemie, 1928, 1284.
IV. Испытание на копре
537
ударник с закругленной вершиной — легко движется в прочно
установленной направляющей муфте и пригнан к углублению
в закаленной меняемой подставке. Штемпель ставится непосред-
ственно на взрывчатое вещество или на взрывчатое вещество, по-
крытое фольгою. После этого опускается ударник.
Еще дальше идет французский способ, уста-
новленный Comission des substances explosives.
При этом способе навеска взрывчатого веще-
ства, равная 0,1 г, помещается в совершенно пло-
скую стальную чашечку с бортиками по краям
глубиною в 1 мм и закрывается также плоской
стальной шайбой. При ударе бабки сначала сплю-
щивается чашечка с покрывающей ее шайбой и
затем, поскольку еще имеется остаток энергии,
получается удар по образчику взрывчатого ве-
щества, расположенного под шайбой. По этому
методу* получаются несоразмерно большие высоты
падения; вместе с тем они значительно больше
расходятся между собою, чем при обычном
непосредственном ударе. Так например кристал-
лический пентрит при весе ударника, равном
1 кг, дает высоту падения 60, тетрил — 250,
пикриновая кислота — 280 см, причем последние
две цифры лежат удивительно близко одна
к другой.
Обыкновенно испытания ведутся с
0,05—0,2 г (в Америке — 0,02 г) вещества;
но в случае высокобризантных нитросое-
динений берут не более 0,1 г. Чтобы
исключить насколько возможно влияние
физических свойств (величины кристал-
лов) взрывчатого вещества, образчики
измельчаются и просеиваются через тон-
кое сито.” Кроме употребительного в боль-
шинстве случаев ударника (бабки) весом
2 кг применяются также ударники весом
5, 10 и 20 кг. Для каждой высоты паде-
ния делается 6 ударов; каждый удар про-
изводится только один раз. Поверхности
Рис. 241. Копер (по
Касту); ударники
весом 2, 5, 10 и 20 кг:.
чувствитель-
штемпеля, попадающие под действие
взрыва, каждый раз тщательно очищают-
ся; поврежденные съемные детали подле-
жат замене. Температура опыта не долж-
на выходить из определенных пределов и
обычно составляет 15—20°. Границей
ности считают ту высоту падения ударника, начиная с которой
происходит по крайней мере один отчетливый взрыв в ряду по
возможности непрерывных испытаний. Результаты испытания
следует периодически сравнивать со взрывчатым веществом, при-
нятым за эталон (тринитрофенилметилнитрамия и тринитрото-
луол).
538 Практические способы испытания взрывчатых веществ
На рис. 241 представлен копер, употребляемый в Государ-
ственном химико-техническом институте в Бер-
лине, смонтированный на отвесной капитальной стене. В других
странах, например в Америке, отдают предпочтение подвижным
конструкциям, в которых направляющими служат стойки, прочно
связанные с наковальней. Правительственные испытательные
станции в США пользуются, кроме малых копров, еще и боль-
шими копрами (large impact machine) \ имеющими ударник
весом 200 кт и наибольшую высоту падения 7,5 м; навеска взрыв-
чатого вещества равна 80 г и рассыпается по наковальне ров-
ным слоем, имеющим диаметр 10 см, или помещается в виде
цилиндра между двумя тонкими стальными дисками диаме-
тром 9,8 см.
По единогласным отзывам преимущество этого «тяжелого»
состоит в том, что различия в величине зерен и соуда-
копра
Рнс. 242. Штемпельный аппа-
ряющихся поверхностей очень мало
влияют на результаты и что при
этом методе испытания могут прои-
зойти только взрыв или отказ, т. е.
частичный взрыв не имеет места,
благодаря чему получаются более
определенные и однообразные дан-
ные, ближе отвечающие действитель-
ности.
Несмотря на простоту и ясность
способа, абсолютные величины при
испытании на копре получить невоз-
можно. В зависимости от конструк-
ции, внешних условий (воздух и
температура) и формы взрывчатого
рат: вещества изменяются высоты паде-
Z-ударник; 2-пуансон; 3-латунная НИЯ УДарНИКЗ; ТОЧНО ТЭК Же «ебеЗ-
различно, какое взрывчатое веще-
наковальни. ство испытывается первым, так как
поверхности штемпельного аппарата
даже при самой тщательной их очистке приобретают различ-
ную твердость и шероховатость.
Данные о чувствительности к удару важнейших взрывчатых
веществ, определенные на копре, приведены в помещаемой ниже
таблице. В качестве иллюстрации к практическому применению
этого определения мы даем несколько примеров, воспроизводя
по 3 параллельных испытания. Вес бабки 5 кг, .навеска 0,1 г,
температура 10—11° (по Буркгардту, динамитный завод
Ислетен).
1 Bulletin 346 >(1931), Ch. Е. Munroe a. Tiffany, Physical Testing of
Explosives, стр. 76.
V. Температура вспышки
539
Нитроглицерин
Тетрил
Тротил
Высота
падения
(см)
3
3
3
4
4
4
5
5
5
6
О
О
О
о
взрыв
О
взрыв
сильный взрыв
очень сильный
взрыв
0
Чувствительность
к УДару 5 см
Высота
падения
(сж)
29 О
29 очень слабый
дым
29 О
30 очень слабый
взрыв
30 0
30 очень слабый
взрыв
31 взрыв
31
31 слабый взрыв
32 сильный взрыв
32 взрыв
32 сильный взрыв
31 см
Высота
падения
(сж)
45 000
1 55 00
I 55 образование
дыма?
( 65
{ 65 0
I 65 образование
дыма?
{ 80
I 80
I 80
95 слабое образо-
вание дыма
95 образование
дыма?
95 очень слабый
взрыв
{110 взрыв
ПО
ПО
ПО см
6
6
V. Температура вспышки (температура воспламенения)
Точное абсолютное определение температуры вспышки дать
затруднительно, потому что она может значительно изменяться
в зависимости от величины взятой навески, скорости нагрева и
возможности потерь теплоты на теплопроводность, лучеиспуска-
ние или испарение во время разложения. Для получения по
возможности однообразных данных по Мишелю и Мюра-
у р у1 необходимо прежде всего быстро нагревать навеску, а
величина навески не должна превышать 2 тг.
Уплотненное в виде зерен вещество вносится в латунную трубку диа-
метром 12 мм, и в непосредственной близости от него укрепляется термо-
элемент из железной и константановой проволоки толщиною 3 мм. После
этого трубка подогревается до 200—250° на электрической печи с таким
расчетом, чтобы температура 200° была достигнута приблизительно на
60 сек. За подъемом температуры и следующим за ним воспламенёнием
можно следить по гальванометру, который связан с термоэлементом и
градуирован 'по веществам с известной температурой плавления.
1 Bull. Soc. chitn. de France, 1931, 1211.
540 Практические способы испытания взрывчатых веществ
Рис. 243. Стеклянный
аппарат для определения
температуры вспышки с
медной крышкой и пру-
жинным держателем для
пробирок.
Измерения по этому способу обнаружили тот поразительный
факт, что температура вспышки бездымного пороха
составляет не 170°, как думали до сих пор, а довольно близка
к 200° и почти не зависит от химического состава. Для пирокси-
линовых порохов с самым различным содержанием азота темпе-
ратура вспышки была найдена равной 210°, для .нитрогли-
церина 206' (благодаря охлаждению, вызываемому частичным
испарением, это повидимому несколько
преуменьшенная цифра) и для нитро-
пентаэритрита 213°.
Для определения темпартуры
вспышки технических взрывча-
тых веществ обычно пользуются при-
бором Г о р с л е я, рекомендуемым так-
же в железнодорожных правилах для
испытания взрывчатых материалов на
предмет разрешения их к перевозке.
Прибор нормального типа представляет со-
бою железную чашку диаметром 14 си и высо-
тою 7 см; чашка наполняется сплавом Вуда с та-
ким расчетом, чтобы уровень его находился
ниже верхнего среза чашки на 2 см; в центре
бани на глубине 30 мм устанавливается термо-
метр, защищенный от повреждений при взрыве;
.стеклянные пробирки для испытания имеют вну-
тренний диаметр 15 мм, длину 120 мм и опу-
скаются в баню на глубину 20 мм. Температура
бани выравнивается посредством мешалки, пере-
мещаемой вверх и вниз. Пробирки с навеской
взрывчатого вещества, равной 0,5 г (для дина-
мита 0,1 г, для инициирующих взрывчатых ве-
ществ 0,05 г), помещаются в металлическую баню,
и температура при нагревании бани горелкой
с тремя рожками повышается на 20° в минуту
до тех пор, пока не произойдет вспышка или
разложение. Испытание повторяется 3 раза.
По другим способам, например при определении температуры воспламене-
ния нитроклетчатки, берется навеска, равная всего лишь 0,1 г, и темпе-
ратура повышается со скорость не более 5° в минуту.
В какой мере температура воспламенения зависит от интен-
сивности нагревания, видно из табл. 47, данные которой полу-
чены при очень тщательно поставленных опытах.
Приводимые в старых, а также и в новых руководствах тем-
пературы вспышки1 обычно выражаются слишком низкими
цифрами. В табл. 48 даны температуры вспышки важнейших
взрывчатых веществ различных классов.
Между температурой вспышки взрывчатого веще-
ства и его чувствительностью к удару нет паралле-
лизма в том смысле, что чувствительность к нагреванию соответ-
1 О температурах вспышки инициирующих взрывчатых веществ по раз-
личным методам см. Kast u. Haid, Z. f. angew. Chemie, 1925, 48
V. Температура вспышки
541
ТАБЛИЦА 47
Температуры вспышки1 некоторых ароматических ни-
тросоединений
Взрывчатое вещество Температура вспышки при повышении тем- пературы от 100° со скоростью Наблюдения
20° в ми- нуту 5° в ми- нуту
Тринитротолуол 321° 304° Перед воспламенением часть возгоняется; за- тем следует слабая вспышка с выделением сажи
Пикриновая кислота . . . Тринитрофенилметилнитра- 316° 309°
мин (тетрил) . . . . • . 196° 187° Бесшумная вспышка
Тетранитроанилнн .... Тетранитрофеннлметилннт- 247° 231° Сильный взрыв со свет- лым пламенем
рамин 2, 4, 6, 2', 3', 4'-гекса- 175° 162° Сильный взрыв с ярким пламенем
нитродифениламин . . . 287° 282° Большое выделение сажи
Дипикриламнн (гексил) . . 258° 250° Сильное выделение сажи
Г ексанитродифени лсульфнд 319° 302° Очень сильное выделе- ние сажи
Тетранитрофенол 251° 245° Детонация с очень силь- ным звуком и свече- нием
ствует чувствительности к механическому воздействию. Некото-
рые соединения взрывают уже от легкого удара, но стойки к на-
греву, другие же переносят даже очень интенсивные повторные
удары, между тем как непродолжительное нагревание приводит
к взрыву. Гремучая ртуть более чувствительна к удару, чем
щавелевокислое серебро, но если оба вещества нагревать парал-
лельно, то оксалат взорвется раньше фульмината. Бывает однако,
что вещества с резко выраженными взрывчатыми свойствами и
вещества очень инертные оказываются чувствительными или не-
чувствительными к обоим видам воздействия. Установить какие-
либо закономерности в этом отношении не удалось. Чувствитель-
ность зависит повидимому скорее от физических, нежели от
химических свойств вещества; по крайней мере многие, особенно
По С. F. van D u i п, Диссертация, Утрехт 1918, стр. 89<
542 Практические способы испытания взрывчатых веществ
ТАБЛИЦА 48
Температуры вспышки
Пироксилин и коллодионный хлопок............. 195—205°
Пироксилиновые и нитроглицериновые пороха . 200—205°
Нитроглицерин................................ 205—215°
Ннтроманнит................................ 180—190°
Пентаэритриттетранитрат ... ..................... 215°
Тетранитроанилин............................. 235—245°
Тетранитрофенилметилнитрамин............... 190—2С0°
Гексаиитродифеннламнн...................... 250—260°
Тринитротолуол............................. свыше 300°
Диннтробензол.............................. около 360°
Желатиндинамит .... .................. 180—190°
Шеддит....................................... 250—260°
Аммиачноселитренное взрывчатое вещество . . никакой вспышки
Дымный порох............................... около 310°
Азид свинца................................ 325—340°
Тринитрорезорцинат свинца.................... 270—280°
Гремучая ртуть............................. 170—180°
Циануртриазид............................ 200—210°
Ацетиленистое серебро (осажденное из кислого
раствора) .................................от 150° и выше
Азотнокислый фенилдиазоиий........................ 90°
эндотермические взрывчатые вещества обнаруживают чрезвы-
чайно большие колебания чувствительности к удару в зависи-
мости от величины их кристаллов.
Из других проб, которые также входят в железнодорожные
правила испытаний, следует упомянуть следующие пробы.
Проба на трение
В неглазнрованной фарфоровой ступке, имеющей внутренний диаметр
10 см и высоту 6 см, проба вещества, равная 0,05—0,1 г, подвергается
интенсивному трению при обыкновенной температуре грубым пестиком.
Гремучий студень взрывает с оглушительным треском, тринитросоединения
не взрывают. Если ступку нагреть или к взрывчатому веществу добавить
кварцевого песка, то испытание протекает в более жестких условиях.
Стрельба по взрывчатому веществу
По испытуемому веществу производится с малых дистанций стрельба
из винтовки, причем толщина пробиваемого слоя, скорость пули н дру-
гие условия могут быть различны (рис. 285 и 286). Это испытание показы-
вает, в какой мере взрывчатые материалы в установленной для них укуг
порке безопасны, в смысле обстрела. Взрывчатые вещества в патронах
лучше переносят это испытание, чем взрывчатые вещества, прямо насыпан-
ные в тару.
VI. Уничтожение взрывчатых веществ
Нередко бывает, что взрывчатые вещества, а также бездым-
ные пороха при длительном хранении изменяются, портятся и
обнаруживают ясные признаки начинающегося разложения. Если
разложение началось, то его едва ли можно остановить; в этом
VI. Уничтожение взрывчатых веществ
543
случае разложение, даже в наиболее совершенной укупорке,
продолжается с возрастающей скоростью и если взрывчатое
вещество не изъято, приводит к взрыву. Такие взрывчатые ве-
щества необходимо своевременно, иногда даже срочно удалить.
Если это первое неотложное мероприятие выполнено, то
остается выполнить еще вторую не менее важную задачу: обез-
вредить изъятые взрывчатые вещества. Большие запасы взрывча-
тых веществ, хранимые в ящиках, уложенных в штабели, можно
сжечь только под угрозой взрыва, поэтому предпочитают утра-
тившие стойкость материалы затоплять в глубоких водоемах
(в озере или море). Растворимые составные части медленно
растворяются в воде, а нерастворимые осаждаются на дно и пе-
реходят в раствор в течение десятилетий или столетий. Подоб-
ным же образом поступают с внушающими подозрение гото-
выми боевыми припасами, которые нельзя разрядить из-за
опасности взрыва. Так, в свое время, когда в результате не-
скольких ужасных взрывов стала очевидна опасность жидкого
ацетилена, один завод затопил значительное количество балло-
нов в обширном озере, берега которого были густо заселены.
Вероятно эти стальные баллоны целы и в настоящее время и
еще долго сохранятся на дне озера. Однако они не предста-
вляют больше никакой опасности, так как теплота гипотетиче-
ского разложения тотчас же была бы поглощена холодной во-
дой, что исключает всякую возможность взрыва.
Не менее важным является также регулярное и своевременное
уничтожение фабрично-заводских отходов, стрелянных, но не-
взорвавшихся снарядов, остатков взрывчатых веществ, мусора,,
содержащего взрывчатые вещества, и других отбросов, перера-
ботка которых невыгодна или невозможна. Способ уничтожения,
если он ведет к цели, должен быть в таких случаях сообразо-
ван с характером соответствующего взрывчатого вещества.
Дымный .порох, как и вообще все взрывчатые вещества, содер-
жащие растворимую селитру, лучше всего бросать в воду. Путем разме-
шивания из них извлекаются вещества, содержащие кислород, в резуль-
тате чего взрывчатые свойства теряются. Но аммиачноселитренные
взрывчатые вещества, содержащие нерастворимые жидкие масла,,
преимущественно нитроглицерин, сжигают отдельными патронами на
открытом огне (бросая в костер).
Бездымный порох рассыпают длинной тонкой дорожкой к
воспламеняют с одного конца бикфордовым шнуром или спичкой. Таким
же образом .поступают с пироксилином, и если не имеется подходя-
щего водоема, то также и с дымным порохом.
Динамиты и пентрнниты и вообще все нитроглицериновые-
взрывчатые вещества следует уничтожать только сжиганием, так как вода
извлекает нитроглицерин, который впоследствии прн больших нли меньших
скоплениях может представить опасность. Малые количества динамита бро-
сают в огонь по кусочкам; с целых патронов снимают гильзу, укладывают
их впритык и воспламеняют первый патрон от обыкновенного бикфордова
шнура. Так как не исключена возможность взрыва, необходимо отходить,
на установленное расстояние.
Взрывчатые нитросоединения ароматического ряд»
можно уничтожать также только сжиганием. Для этого целесообразно вы-
544 Практические способы испытания взрывчатых веществ
капывать в земле углубление с тем, чтобы воспрепятствовать растеканию
расплавленных взрывчатых веществ н их затуханию вследствие охлаждения.
Отбросы тринитротолуола, с трудом поддающиеся зажиганию, че-
рез некоторое время сгорают с шумом и интенсивным выделением тепла.
Самым неприятным является уничтожение отбросов гремучей
ртути, отчасти вследствие ее ядовитости и чувствительности, а отчасти
вследствие того, что нз нее необходимо извлекать дорогостоящую ртуть.
Если прежде некоторые заводы просто напросто закапывали этн отходы
в землю, где они в течение неопределенного времени продолжали пред-
ставлять постоянную опасность, то в настоящее время остатки фульмината
стараются нацело разложить путем кипячения с соляной кислотой или
с раствором' сульфида натрия и выделить этим путем ртуть. Однако этот
способ, как показывают многие несчастные случаи, является повидимому
не вполне безупречным.
Азид свинца, как н вообще азиды уничтожаются внесением в сла-
бую азотную кислоту, в которой эта соль растворяется более или менее
быстро в зависимости от концентрации кислоты. Если же к азотной кис-
лоте прибавить несколько процентов нитрита натрия, то разложение про-
текает значительно быстрее, так как выделяющаяся ядовитая азотистово-
дородная кислота мгновенно окисляется до азота.
Бракованные капсюли-детонаторы в небольшом количестве подрываются
бикфордовым шнуром, ружейные же капсЙли через предохранительный
жестяной колпак бросают черпаками в огонь.
Техника безопасности требует обезвреживания боевых припа-
сов, разрядки фугасных и химических снарядов всех видов по-
средством выплавки, выжигания или других подобных приемов.
Это требует соблюдения определенных правил и учета калибра,
происхождения и продолжительности хранения, особенно в тех
случаях, если содержимое снарядов подлежит утилизации.
Ко стеви ч1 11 разрядил в 1921—1923 гг. в Северной Франции
свыше 2]/2 млн. снарядов различных образцов без всяких инци-
дентов.
1 High Explosives & Powder Burning Ground, Париж 1927, 72 стр.,
11 рис.; Burning out filled Projectiles Artillery Journ, 1926.
ГЛАВА ДВАДЦАТАЯ
ВЗРЫВНЫЕ РАБОТЫ
I. Техника взрывания
Взрывчатые вещества заряжаются или в буровые скважины
(шпуры), или в камеры большего объема, или открыто уклады-
ваются на подлежащем разрушению предмете. Соответственно
этому различают мины шпуровые, камерные и заряды, свободно
лежащие на разрушаемом предмете. Взрывчатые
вещества наиболее часто применяются в форме
«патронов» («продолговатых зарядов») в шпурах.
В большинстве взрывных работ шпур является наи-
выгоднейшей формой для превращения силы взрыв-
чатого вещества в полезную
работу разрушения. Диаметр
и глубина шпуров зависят
только от твердости породы,
рода взрывчатого вещества
и цели предполагаемого под-
рыва. Заряжание шпуров
производится таким образом,
что взрывчатые вещества в
виде патронов соответствую-
щего диаметра вкладываются
по одному в шпур и досы-
лаются посредством деревян-
ного забойника. Патрон-
боевик (рис. 245), снабжен-
ный капсюлем-детонатором и
бикфордовым шнуром, поме-
щается в шпуре сверху, но
заряда или на дне шпура. Затем следует
... J
Рис. 244. Патроны; левый
подготовлен
Рис. 245. Бое-
вой патрон
к взрыву
посредине
нередко и
свободная часть, которая должна составлять не менее х/з и
не более ]/2 общей глубины шпура и которая заполняется
или забивается песком или глиной; при этом необхо-
димо следить, чтобы проводники не получили повреждений
(рис. 246). Забойка шпура имеет целью устранение беспо-
лезной утечки газообразных продуктов взрыва, и наличие ее
35 Зак. 3171 — Штетбахер
546
Взрывные работы
обязательно; забойка имеет тем большее значение, чем менее
бризантно взрывчатое вещество.
Относительно действия забойки при подрывных работах часто существует
весьма неясное представление. Даже в военных кругах не всегда отдают
себе ясный отчет в необходимости забойки. Мнение, что только дымный
порох, который взрывается с малой скоростью, требует забойки, тогда как
высокобризантные взрывчатые вещества в этом не нуждаются, опровер-
гается практикой. Даже высокобризантные прессованные шашкн военных
взрывчатых веществ обращаются в газообразные продукты не настолько
быстро, чтобы можно было отказаться от прочного препятствия к их вы-
ходу, при наличии которого разрушительное действие сказывается значи-
тельно сильнее, чем на открытом воздухе.
Поучительны нижеследующие величины расширения, полученные при
взрыве 20 г 40%-ного динамита с различной величиной забойки.
Влияние забойки
ТАБЛИЦА 49
Материал для забойки Величина забойки
0 6,25 25 100 200 400 г
Сухой песок, свободно насыпанный 367 462 569 636 642 — см-
То же, набитый 367 454 591 615 615 ——
Влажный песок, набитый 367 465 603 696 697
Влажная глина, набитая . - .... 367 507 623 697 710 727
Особенно показательные выводы получаются из опытов
Иестена’.
ТАБЛИЦА 50
Расширение в свинцовых цилиндрах при испыта и и и д в ух
типовых взрывчатых веществ с забойками из различных
материалов
10 г Без забойки Забойка
песочная водяная (гж8) глиняная цемент- ная '
Желатиндинамит 62%-ный 178 383 313 439 442
.Хлоратит с содержанием 75% NaClO3 141 300 351 349 340
* J. J o' е s t е п, Z. f. Schiess- u. Sprw., 1927, 346 -348.
I. Техника взрывания 547
Из табл. 50 следует, что расширение в свинцовом цилиндре при за-
бойке глиной более чем в 2 раза превышает расширение в цилиндре без
забойки. Но еще больший контраст наблюдается в случае особо вязких и
крепких материалов, например стали и чугуна, особенно если заряды за-
ложены неглубоко. Так при раздроблении чугунного массивного вала диа-
метром 20 см было замечено, что целый желатиндннамитный патрон .вызвал
более слабое разрушение, чем половина такого же патрона, которая была
усилена забойкой из песка, соответствовавшей по объему отрезанной по-
ловине патрона.. Если бы глубина буровых каналов была увеличена с 12
до 40—50 см, то было бы конечно выгоднее применять целый патрон; та-
ким образом забойка имеет решающее влияние на результат взрыва, и нет
никакого .сомнения в том, что оксиликвиты дают иногда средние выхода
породы только вследствие неправильного применения забойки.
Совершенно неожиданным и противоречащим всем представлениям ока-
зывается далее то обстоятельство, что рыхлый песок дает лучшие резуль-
таты, чем прочно утрамбованный песок. Опыты показали, что с увеличе-
нием степени измельчения материала забойка становится более непроницае-
мой и что тонкий порошок талька или инфузорная земля в виде тонкой
пыли, частицы которой перемещаются почти как частицы жидкости, ока-
зывают продуктам взрыва непреодолимое сопротивление. Причиной этого
является воздух, заключающийся между частицами, который смягчает удар
взрыва, т- е. недостаточно быстро передает его по рыхлой массе забойки,
вследствие чего преодоление инерции внешних слоев чрезвычайно затруд-
няется.
Весьма большую выгоду дает также забойка прн открытом рас-
положении зарядов. Две известняковых плиты примерно одина-
ковых размеров были подорваны — одна с глиняной забойкой, а другая без
забойки. Первая была раздроблена на много мелких кусков/ вторая полу-
чила только легкую трещину. Взрыв в неглубоком шпуре диаметром 2,5 см
и глубиной 30 см прн плотной забойке шпура до самого верха дал столь
же разрушительное действие, как и открыто лежащий заряд, в 12 раз
больший по весу.
Кроме жесткой неэластичной забойки после империали-
стической войны начали применять также скользящую за-
бойку, перемещающуюся к устью шпура; в самом начале про-
цесса взрыва такая забойка ослабляет дробящее действие, сводя
его к некоторой средней величине. На этом новом способе за-
бойки основаны взрывы с пустотами, практически
реализованные и получившие известность благодаря работам
Крускопфа.1 Применение этого способа в угольных шахтах
дает экономию до 30% взрывчатого вещества; кроме того при
этом получаются очень однородные куски и очень немного пыли
и штыба, чего до настоящего времени ни с каким «специальным»
сортом взрывчатого вещества получать не удавалось.
Дальнейшими руководящими исследованиями о влиянии за-
бойки мы обязаны Г е р л ину, который пришел к совершенно
неожиданному выводу: оказалось, что забойка повышает бри-
зантность, но понижает скорость детонации патронов. Что оба
эти явления могут иметь место одновременно, видно из ниже-
следующего.
‘Stertbacher, Expl. Eng., 1923; 1—5, затем Sprengstofforschritrsbe-
richt, стр. 42—44, Z. f. Schiess- u. Sprw., 1929 (оттиск).
35
548
Взрывные работы
В шпуре с забойкой развитие энергии взрыва происходит по преиму-
ществу в той части, где помещается заряд взрывчатого вещества, так как
здесь сопротивление меньше всего; благодаря сжатию газообразных про-
дуктов взрыва развивается такое физическое сопротивление
распространению взрывной волны, которое постепенно понижает скорость
детонации более глубоко лежащих патронов и даже может стать причиною
полного затухания взрыва (ср. стр. 99). Это явление обнаруживается у всех
антигризутных порывчатых веществ, но особенно ярко выражено у м о н а-
хита; при плотности заряжания монахита, равной 1,56, Каст получил
следующие величины скорости детонации для различных участков одного
и того же ряда патронов:
Первые 100 мм Последующие 380 мм и 100 мм
4 745 м/сек 1730 м/сек 1 270 м/сек
Хотя забойка зарядов уменьшает скорость детонации, а тем самым и
бризантность, но энергия взрыва, т. е. работоспособные газообразные про-
Рнс. 246. Заряженный шпур, готовый к взры-
ву
1—бикфордов шнур; 2—плотная забойка; 3— слабая за-
бойка; 4—патрон-боевик с капсюлем-детрпатором
дукты, концентрируется в
шпуре таким образом, что
такое понижение бризантно-
сти с избытком компенси-
руется работой разрушения
благодаря более полному пре-
вращению энергии взрывча-
того вещества, заключающе-
гося в данном объеме, в по-
лезную работу. Следователь-
но забойка концентрирует
силу, повышает полезный
эффект н, несмотря на умень-
шение скорости детонации,
вызывает усиленное дей-
ствие взрыва, как это наблю-
дается на опыте.
опытов с целью более деталь-
В дальнейшем Г е р л и н 8 поставил ряд
ного изучения зависимости скорости детонации от за-
бойки. Для этой цели он употреблял железные трубы, концы которых
имели с внутренней стороны нарезку и в которые в случае необходимости
можно было ввинчивать железные пробки. При каждом опыте взрывалось
4 серии труб, причем воспламенение зарядов производилось капсюлем-де-
тонатором спереди или сбоку через просверленное отверстие в следующих
условиях:
1) оба конца трубы были открыты;
2) один конец трубы был открыт, а другой завинчен пробкой;
3) один конец был закрыт, а другой открыт, и
4) оба конца завинчены пробками — случай шпура с идеальной забойкой.
0к ст ра д и намит, хранившийся несколько дней, дал в этих усло-
виях следующие скорости детонации:
Железные трубы с внутренним диа- метром 15 мм и толщиной стен- ки Бмм ............. Железные трубы с внутренним диа- метром 39 мм и толщиной стен- ки 10 мм ............ 1 2 3 4
4570 8870 2955 7050 2930 7050 2605 м/сек 6355 м/сек
8 Z. f. Schiess- u. Sprw., 1914, 238.
II. Горные взрывные работы
549
Из этих данных следует, что наибольшая скорость детонации полу-
чается в трубе, открытой с обоих концов, тогда как при наличии сопроти-
вления с того или другого конца трубы (2 и 3) или с обоих концов (4) по-
лучаются более низкие цифры, доходящие до минимума при идеальной за-
бойке (4). В полном соответствии с этими цифрами находятся данные К а-
ста, который установил, что скорость детонации 65%-ного желатиндина-
мита была равна в одном случае 2000, а в другом 6000 м/сек, в зависимо-
сти от того, производилось ли воспламенение в железных трубах или при
открытом расположении заряда.
В глубоких шпурах с удлиненными зарядами (7 и более патро-
нов) может легко случиться, что взрыв, начиная с патрона-бое-
вика, по мере распространения в глубину шпура значительно
ослабевает. Особенно часто подобное явление имеет место при
патронах небольшого диаметра (22—18 мм); в подобных случаях
взрыв может перейти в так называемый «выхлоп», т. е. заряд
сгорает без взрыва, образуя ядовитые газы. Поэтому выгоднее
располагать патрон-боевик посредине заряда (рис. 246). Этот
способ заряжания хотя и требует несколько большей осторож-
ности при закладывании остальных патронов, но зато делает
забойку менее опасной.
II. Горные взрывные работы
Горные взрывные работы имеют целью добычу таких мате-
риалов, как уголь, руда, мел или соль, и притом в степени раз-
дробления, удобной для перевозки и дальнейшей обработки.
Способы подрыва всегда определяются характером материала и
зачастую столь же разнообразны, как и сам добываемый мате-
риал, как например в угольных пластах и калийных залежах.
Больше всего распространены взрывные работы в различных
минеральных породах. Для этого рода работ также существует
своя рациональная техника, ибо выбор взрывчатого вещества,
как и величина зарядов и их расположение в шпуре, зависят
от твердости и строения породы, а также в значительной сте-
пени и от местного опыта. Основные принципы организаций
работ этого рода описаны ниже на соответствующих примерах.
Простейшим случаем является отвесный забой, в кото-
ром шпуры лучше всего располагать параллельно ближайшей
обнаженной плоскости.
Кратчайшее расстояние от дна шпура до обнаженной плоско-
сти забоя называется линией наименьшего сопротивления или
заданием; при правильном ведении взрывных работ породу
всегда следует сбрасывать по этой линии и даже еще несколько
глубже дна шпура.
Существенно отличаются взрывы, массивов, так называемые
обрушения. Как показал опыт, в этом случае наибольшее
возможное разрушительное действие получается при наклоне
шпура-к плоскости забоя под углом 45° (рис. 248). Вследствие
высокой сопротивляемости пород для обрушения требуется отно-
550
Взрывные работы
сительно очень большой заряд, так что взрывчатое вещество не
всегда можно поместить с необходимой забойкой, в силу чего
шпуры закладываются под тем более острым углом (около 30°),
чем тверже порода.
При горизонтальном или несколько наклонном шпуре заряд
дал бы просто «холостой» выпал (рис. 249); при величине угла
около' 60° после взрыва получилась бы неполная воронка, при-
чем часть шпура осталась бы .неразрушенной и образовала бы
так называемую трубку (или «стакан»),
величине угла, например 30°, не бы-
ли бы достаточно использованы за-
ряд и глубина шпура. Далее, как
правило, следует стремиться к тому,
чтобы линия наименьшего сопроти-
вления составляла не более 2/з глу-
бины шпура и чтобы перпендикуляр,
Наоборот, при малой
Рнс. 248. Отбойные шпуры
(оптимальное действие при
расположении под углом 45°)
Рис. 247. Разрез по плоскости
шпура для взрывания верти-
кальной стены
восстановленный к оси шпура из его дна, был направлен к обна-
женному забою, но не проходил через массив.
На рис. 249 представлено действие горизонтального или так
называемого врубового забоя.
Этот способ был использован для испытания действия раз-
личных взрывчатых веществ; обычная практическая задача —
получить наибольшее число кусков породы — в данном случае
не имела никакого значения. Как видно из рисунка, ни один
заряд не мог дать желаемой в обычных случаях воронки; только
спереди примерно на длину забойки имелось расширение в форме
рога; при работе с быстро детонирующим пентринитом забойка
была отброшена не менее чем на 300 м. Случай взрыва на отвес-
ном берегу Фирвальдштетского озера представлял редкое зре-
лище, когда куски породы в виде каменного града со свистом
летели в голубые волны. Получалось впечатление, что из воды
со скоростью артиллерийского снаряда поднимались смерчи.
II. Горные взрывные работы
551
Чтобы получить при помощи того же способа «шпура» воз-
можно больше породы, т. е. образовать нормальную воронку при
наклоне шпура под углом 45°, необходимо иметь или более мощ-
ное взрывчатое вещество (по крайней мере в V/2 раза более
сильное по сравнению с гремучим студнем), или применить дру-
гой способ, который дал бы возможность поместить большее
количество взрывчатого вещества при известной глубине шпура.
Такой способ давно уже известен в практике под названием
Рнс. 249. Разрез шпура в твердом, но слоистом извест-
няке; шпур глубиною 1,9 м и диаметром 25 мм\ заряд
состоит из 24 патронов, что соответствует 2 кг грему-
чего студня. Рисунок уменьшен по длине шпура вдвое;
таким образом заряд в действительности вдвое длиннее
камуфлетных взрывов или прострелов. Он состоит
в расширении нижней части шпура в котловую мину и
в настоящее время повсеместно применяется для добычи значи-
тельного количества породы.
Котловой способ взрывов осуществляется следующим
образом’ (рис. 250). В случае неглубоких шпуров (например 2 м,
как на рис. 249) достаточен однократный взрыв 2 патронов, без
забойки; взрыв производится капсюлем-детонатором с соответ-
ственно длинными отрезками бикфордова шнура. После взрыва
образуется небольшая внутренняя камера, которая после этого
может быть заряжена 6—10 патронами. Второе заряжание
552
Взрывные работы
должно производиться однако только через час, т. е. после до-
статочного охлаждения камеры. Над плотно уложенными в ка-
мере патронами располагается непосредственно остальная часть
заряда шпура, затем производится забойка, после чего следует
обычное воспламенение; отрыв породы происходит на полную
глубину расположения заряда.
Однако выгоднее многократные прострелы в шпу-
рах глубиною не менее 5 /и. Например для добычи буто-
вого камня шпуры делаются глубиною 6—7 м и диаметром 25 мм
и простреливаются сначала двумя, потом 8, 40 и в пятый раз —
75 патронами безопасного динамита (марки тельзит). Иногда
последний взрыв производится еще большим количеством патро-
Рис. 250. Подготовка котловых мин в глубоких шпурах
камуфлетиым взрывом
Л—первый прострел: 2 патрона (160—170 г); 2—второй прострел:
6—10 патронов
нов — до 150; полный заряд такой «камерной» мины составляет
4—5 ящиков, что соответствует 200—250 кг взрывчатого веще-
ства. При описанном способе подрывов следует наблюдать,
чтобы шпур нигде не был засорен или сужен выбрасываемой
пылью. Поэтому каждый раз шпур основательно прочищают
гибким деревянным забойником, попутно измеряя увеличи-
вающуюся общую глубину. Чтобы обеспечить воспламенение
таких больших камерных мин, применяют всегда два патрона-
боевика: один из них располагают в камере мины, а другой, как
обыкновенно, в передней части шпура; лучше всего употреблять
для воспламенения электродетонаторы.
Как на разновидность котловых взрывов укажем еще на т о р-
педирование для разведывания нефти или воды на боль-
ших глубинах. Чтобы увеличить приток нефти малопродуктив-
ного источника, подобного рода взрыв был произведен в шпуре
глубиною 315 м, причем расстояние от дна шпура составляло
III. Прорытие туннелей 553
IO—15 nt. Оболочкою (торпедою) служила маннесмановская
груба с внутренним диаметром 134 мм, при толщине стенок 5 мм,
которая состояла из 3 частей и муфтами 'была соединена в ствол
длиною 2,5 м. Заряд •составлял 50 кг динамита; его воспламенение
было произведено 3 отдельными электродетонаторами. Столб
воды высотою 300 м, покрывший торпеду, был .выброшен на вы-
соту 2 лг над шпуром.
Добыча строительных материалов
В отличие от большинства взрывов, при которых требуется
значительное дробление породы, для строительных ра-
бот (стены, мостовые) желательно иметь более крупные камни
без трещин. Поэтому для получения строи-
тельного камня бурят более глубокие шпу-
ры и применяют менее бризантные взрыв-
чатые вещества, а во многих случаях поль-
зуются дымным порохом. Часто шпуры
глубиною до 5 м расширяют в нижней части
в виде камеры (рис. 251) или посредством
особых буровых инструментов, или раство-
рами кислот (особенно в известковых по-
родах), или, лучше, посредством простре-
лов бризантными взрывчатыми веществами.
После этого камера заряжается менее бри-
зантными, более раскалывающими взрыв-
чатыми веществами, а входное отверстие
хорошо забивается. В большинстве случаев
порода откалывается крупными кусками и
Рнс. 2;>1. Камерная;
мина
приподнимается, но не разбрасывается в сто-
роны.
Чтобы добыть большие строительные камни (плиты, глыбы),,
массивы или отвесы подрываются указанным способом до тех
пор, пока их связь с основной породой не будет ослаблена и
они не оторвутся от массива под тяжестью своего собственного
веса. Опасность раскалывания таких строительных глыб таким,
образом уменьшается.
III. Прорытие туннелей
Наиболее совершенно разработанными подрывами являлись,
взрывы при постройке альпийских туннелей, тем более что здесь
приходилось иметь дело с очень твердыми породами. Хотя ра-
боты по прорытию туннелей стали, собственно говоря, возможны
только после того, как начали применять бризантные взрывча-
тые вещества, все же успешное продвижение работы зависит
в значительной степени от техники бурения; тем не менее при-
ходится сказать, что со времени прорытия Сен-Готардского тун-
554
Взрывные работы
неля в 1880 г. почти весь прогресс техники бурения определялся
буровыми машинами. В настоящее время, как и 50 лет
назад, мы не имеем лучшего взрывчатого вещества, чем обла-
дающий высокой энергией гремучий студень, который является
лучшим средством для наиболее быстрого подрыва гнейса и
гранита.
Туннельные работы1 начинают с проходки нижней
штольни с двух противоположных сторощ когда нижняя
штольня пройдена, приступают к разработке потолочной
штольни, и затем уже туннель вырабатывается до намеченного
профиля (рис. 254).
В отвесном забое нижней штольни бурится достаточное число шпуров,
и взрыв производится одновременно по всему забою.
Как правило, делается не менее 11 шпуров, а в случае твердой по-
роды и при горизонтальном положении слоев породы — еще больше; на-
вид спереди Прадолеиый разрез
Рис. 252. Расположение шпуров при прорытии туннелй
пример в Лёчбергской нижней штольне было просверлено 14—16 шпуров.
Три средних шпура называют «врубовыми», остальные — «отбойными»; за-
ряды 6, 7, 8 называются «потолочными», а заряды 9, 10, 11, сближающиеся
в глубине породы, «подошвенными»; расположенные тесною группою вру-
бовые заряды предназначаются для преодоления сопротивления породы,
чтобы облегчить взрывное действие соседних зарядов.
Средняя глубина шпуров при прорытии Симплонского туннеля соста-
вляла 1,2—1,3 м, а при прорытии Лёчберг-ского туннеля 1,3—1,4 м.
Опыт -показывает, что меньшее число более глубоких шпуров и соот-
ветственно большего диаметра выгоднее, чем большое число мелких шпу-
ров, так как стоимость бурения первых хотя и соответственно больше, но
действие заряда в этом случае пропорционально третьей степени глубины
расположения заряда.
Диаметр шпура прн заданной его глубине следует рассчитывать так,
чтобы в шпуре можно было разместить заряд достаточной величины;
однако диаметр не должен быть больше 2/з глубины шпура, в противном
случае возникает опасность «холостого» выпала заряда.
Когда все шпуры забоя готовы, буровую тележку отодвигают по рель-
сам на безопасное расстояние (100 м) и начинают заряжание. Для выра-
* Rock Tunnel Methods (drilling, blasting, excavating, transportation,
ventilation and lining). Оттиск из Expl. Eng., 1931 (исчерпывающая работа по
.данному вопросу).
111. Прорытие туннелей
555
ботки нижней н потолочной штолен (/ н II на рис. 254) применяется исклю-
чительно гремучий студень; прн работе по расширению (III, IV и V), когда
сопротивление породы значительно менее, — желатиндинамит и вестфалнт
(в Лёчберге).
Для увеличения плотности заряжания патроны (5—7 штук) уплотняются
деревянным забойником; забойка производится измельченной в порошок
породой, помещаемой в бумажные патроны. Сначала одновременно
воспламеняют три обрушивающих породу патрона (рнс. 252 и 253), которые
образуют в породе воронку по длине шпура; затем также одновременно
следуют периферийные взрывы (рис. 252 и 253), а затем—боковые взрывы,
которые отрывают «ослабленную» породу. Отбитый материал сбрасывают
назад и кучи камня возможно более быстро убирают из штольни.
Там, где крепость породы это допускает, охотно работают с более
сильными зарядами, с так называемыми «минами с повышенными заря-
дами», как говорят специалисты. Благодаря этому отрываемая порода от-
брасывается дальше, но меньше дробится и требует меньше времени для
-3,5 м
Рис. 253. Схема расположения шпуров прн про-
ходке подошвенной штольни в наиболее
твердом беленнтовом известняке железнодорож-
ного туннеля в Баварии (1928 — 1930 г.г.). 28 шпуров
глубиною 2,4 м и диаметром около 45 мм
уборки. Прн нормальном течении взрывов к забою можно подходить че-
рез 10 мни., в случае же холостых выпалов подходить можно не ранее,
чем через 20—30 мин. Подойдя к забою, запальщик должен самым тща-
тельным образом убедиться в том, что все заряды правильно взорвались.
Если остались части шпуров, то они ни .в коем случае не должны служить
для прокладки новых шпуров, так как частично остающийся в них динамит
может вызвать несчастные случаи. На 1000 взрывов всегда получается 1—2
отказа, как это обычно имеет место во всех горных разработках.
Как можно видеть из рис. 254 и 256, прорытие всего профиля
туннеля подрывами совершается в несколько операций. Во-пер-
вых, выбирается нижняя штольня (/), которая служит одновре-
менно направляющей; на дне ее прокладывают трубы для венти-
ляции, для воздуха низкого давления и для напора воды, а на
другой стороне роют канавы для стока грунтовых вод, прони-
кающих в значительных количествах в туннель. После прорытия
нижней штольни на высоте верхней трети начинают прорытие
потолочной 'штольни (// на рис. 254), которая посредством верти-
кальных выемок примерно через каждые 50 м соединяется с ниж-
ней штольней. Когда эти параллельные штольни будут прорыты
спереди и сзади во всю длину, то продолжают расширение до
556
Взрывные работы
полного профиля в пластах III, IV и V. Так как рабочие места
потолочной штольни туннеля вентилируются недостаточно, то
при работах в Симплонском, а также Лёчбергском туннелях на
известной глубине применяли следующий способ разработай: от
основания штольни до верхней части туннеля (//) была прорезана
щель, которую затем расширяли в обе стороны. При прорытии
Большого апеннинского туннеля эти выемки делались через каж-
дые 6 м, чтобы выломанный из верхних штолен материал можно
было быстрее удалять на тележках через проходную штольню.
П
в.рам
СтоРоодЬ/
Воздухнизкого
давления
/Вентиляция^
Вода под
давле-
нием
Рис. 254. Ход выработки прн проры-
тии туннеля
Высота порога
Рис. 255. Профиль туннеля
При крупных туннельных работах последнего времени были
израсходованы следующие количества взрывчатых веществ:
Нитроглицериновые взрывчатые веще- ства (кг) Из них гремучего студия (кг)
Симплонский туннель 1640 1400
Лёчбергскнй туннель 1534 370
Большой апеннинский туннель . . 975 175
В частности о постройке Лёчбергского туннеля имеются сле-
дующие данные. -Л
На каждый кубический метр выброшенной нз нижней штольнн породы
в среднем потребовалось 3,90 кг, а для забоя —28,70 кг гремучего студня.
Количество последнего возрастало в зависимости от твердости породы от
3,24 до 4,72 кг на 1 и3. Средняя продолжительность производства работ по
забою составляла 4 ч. 43 м.; нз них на бурение шпуров требовалось 1 ч.
51 м. и на уборку 2 ч. 41 м.; продвижение вперед составляло до 1,2 м. На
забой приходилось делать 14 шпуров с средней глубиной 1,4 м каждый; на
каждый метр длины шпура было израсходовано 1,86 сверла, н на каждый
111. Прорытие туннелей 557
558
Взрывные работы
шпур — 2,04 кг гремучего студия. После появления у д а р н о-с в е р л н л ь-
ных машин стало возможным бурить шпуры большего диаметра вели-
чиною 55—75 мм, тогда как на Сен-Готарде диаметр шпуров составлял
всего 4О--50 мм. Продвижение за день работы составляло 12,17 м против
10,41 м на Симплоне и 6,02 м на Сеи-Готарде. Опыт строительства тунне-
лей в Альпах положен в основу еще более крупных проектов прорытия
туннелей, например на Кавказе (24,5 км) и на Каскадной горе в штате
Вашингтон (53 км, проектная стои-
мость 380 млн. франков), и наконец
в основу грандиозно разработанного
проекта прорытия туннеля иод Ла-
маншем длиною 48 км.
6
Рис. 256. Профиль выработки в боль-
шом Апеннинском туннеле
(1920—1929 гг.) Ширина и высота
туннеля в среднем 8,9 н 7,8 м
ПодошВен
пая
штольня
ноя
итолЬнч
4
IV. Действие мин
Минами называются заряды
взрывчатых веществ, сила взры-
ва которых из предполагаемого
места сосредоточения распро-
страняется в направлении, пред-
ставляющем наименьшее сопро-
тивление. Это определение не
распространяется невидимому
на морские мины, где
действия разрывного
целью
заряда
является стальная броня борта корабля, хотя большая часть
силы передается в сторону более слабой среды, именно воды.
При взрыве мины выбрасывается часть породы и образуется
воронка. Для целей подсчета этот выбрасываемый конус в по-
перечном сечении принимают за прямоугольный (рис. 257), хотя
линия выброса, судя по воронкам гранат и бомб, обычно носит
более полукруглый, вогнутый, скорее параболоидальный хара-
ктер, чем прямолинейный, вертикальный. Вертикальное расстоя-
ние w называется линией наименьшего сопротивле-
ния или заданием, г — радиус, а — угол у основания ко-
нуса.
Наибольший объем
лу чается, когда w — г;
формуле:
выбрасываемой земли при определенном заряде но-
тогда а = 45°. Вес заряда L (кг) вычисляется по
L — с • ад3.
где с — расчетный коэфнциент, a w — линия наименьшего сопротивле-
ния в метрах. Коэфнциент заряда с по данным военных руководств * раз-
личен; для легкого грунта он равен 0,8—1,2; для твердой глнны 2—3 н для
твердых скал — 5—7,5. Этот коэфнциент определяют Для каждого взрыв-
чатого вещества опытным путем, беря линию наименьшего сопротивления
длиною 1 м. Объем нормальной воронкн (при а — 45°) достигает
примерно 1,05 ад3; заряд, дающий подобную воронку, называется нормаль-
ным. Если — больше единицы, то получается тупоугольный конус;
1 Ср. A. Izzo, Gli esplosivi da mina, стр. 170.
-
IV. Действие мин
559
это значит, что мина перегружена. Наоборот, если отношение —
колеблется между 1 и 0,5 н образуется остры й угол, то мина заря-
жена слабо. Наконец при очень остром угле ( — менее 0,5), когда за-
ряд обыкновенно ничего не выбрасывает наружу и взрыв происходит вну-
три грунта, это называется камуфлетом.
Например самые мощные разрывные заряды — снаряды 42-см мортир —
выбрасывают воронку в нормально влажном грунте диаметром не более
12 м и глубиной 6 м. Если цифры больше, то они или преувеличены, или
относятся к мннам.
При взрывных работах в грунте—при прорытии туннелей и.тй постройке
шахт—значительное число мин располагают вместе, рядами или группами.
Если расстояние и величины зарядов соответственно подобраны, то мины
взаимно усиливают свое действие. При четырех минах в ряду и расстоя-
нии е = 2г = 2w одновременный взрыв
дает комбинированную воронку V-образ-
ной формы, объем которой составляет
приблизительно 7м>3, между тем как
четыре отдельно взорванные мины вы-
брасывают только 4 - 1,05 = 4,2|Л Еще
лучшие результаты получаются при груп-
пировке в виде квадрата. При располо-
жении 4 мнн, как указано на рнс. 258,
выбрасываемый объем при соответствен-
Рнс. 258. Групповое расположе-
ние мин квадратом
ном заряде и электрическом палении составляет 9ю’, т. е. больше чем вдвое
по сравнению с четырьмя отдельными минами. Если мины, расположенные
на расстоянии е — 2г, взрываются не одновременно, а последовательно (что
часто приходится делать), то часть породы, находящаяся между воронками,
остается нетронутой, и ее приходится взрывать отдельно.
Приведенные выше уравнения имеют скорее теоретическое,
чем практическое значение. Тем не менее теория минной тех-
ники опирается на большое число иногда довольно сложных
формул *, по которым для каждой породы, сорта и количества
взрывчатого вещества можно заранее вычислить необходимое
действие.
Камерные мины. Подрывы по методу Н е г с о
При получении щебня для дорог и улиц, а также камня
для мостовых в настоящее время предпочтительно применяют
камерные мины. Их действие зависит прежде всего от
lB. Zschokke, Militarsprengtechnik, Лейпциг 1911; Theorie der
Minentechnik, 120—158.
560
Взрывные работы
объема газообразных продуктов и при большой твердости по-
роды — от ударной волны (скорости детонации) применяемого
взрывчатого вещества. А-ммиачноселитренное -взрывчатое веще-
ство, дающее 900 л газообразных продуктов на 1 кг, вызывает
больший обвал горной породы, чем хлоратное взрывчатое веще-
ство, дающее всего 400 л на 1 кг. На рис. 259 и 260 представлены
план1 и вертикальный разрез большой камерной мины, которая
была взорвана 9 мая 1931 г. на железорудных разработках в се-
верной части Пфальца.
Одновременно с этой миной была подорвана вторая, меньшая
мина с зарядом 2700 кг. Результаты подрыва выразились в полу-
чении 100 000 ms значительно раздробленной породы, причем
расход взрывчатого вещества соста-
вил всего 35—75 г на 1 м3 поро-
ды. Подобный выход возможен толь-
ко при вертикальных забоях и при
благоприятном расположении слоев
породы.
Прн средней горизонтальной л н н н н
наименьшего сопротивления дли-
План 1:250
Рис. 259 и 260. Камерная мнна в базальте
тнны 1, взятых в отношении 4:1)
ною 16 и и прн коэфнциенте сопротивления для данной породы, равном 5,
заряд одной мины составил бы примерно 5 X 162, т. е. около 1300 кг
аммонита. Это соответствует примерно среднему заряду взрывчатого ве-
щества в минах.
Однако, так как в этом случае речь идет не о мине «выброса»,
а лишь об обрушении связанного лишь с одной стороны массива, можно
было .принять линию наименьшего сопротивления, нлн задание, от про-
ходной штольни трехк-ратного размера, а именно в 50 м. При этих
сравнительно трудных условиях стена была начисто оторвана с очень боль-
шим обвалом каменной .породы.
В военноинженерном деле применяются особые, в большин-
стве случаев глубоко закладываемые мины, так называемые к а-
м у ф л е т ы. По возможности близко под -неприятельским рас-
1 Nobel-Hefte, июль 1931, Kammersprengungen in der Rheinpfalz.
IV. Действие мин
561
положением делается одна или чаще несколько штвлен, в конце
которых заряжается несколько тонн взрывчатого вещества. Так,
во время русско-японской войны в 1904 г. в фортовом поясе
Порт-Артура были пробиты бреши зарядами 2000—5000 кг дина-
мита. Аналогично велась подземная позиционная
война. По данным Маршалла1 только одни англичане
взорвали на западном фронте в 1916 г. 750, а немцы 700 мин.
Примером широкого применения минной войны являются бои на
Изонцо, когда в южноти-
рольских горах было взор-
вано много мин, содержав-
ших в среднем каждая по
3000 кг нитроглицерина.
Большая итальянская мина
с зарядом 16 т гремучего
студня вызвала сотрясение
всего массива Монте-Кри-
сталло.
Камерные мины
можно взрывать также по-
средством о к си л и кв и-
то'в; для этой цели в ка-
меру в простых деревянных
ящиках вносятся сухие па-
троны, после чего к ящи-
кам подводятся медные
трубки, и вход забивается
обычным способом. Затем
в баллонах к устью штоль-
ни доставляется требуемое
количество жидкого кисло-
рода, который накачивает-
ся в ящики, и по истече-
нии времени, необходимого
для напитывания, произво-
дится воспламенение.
Рис. 261. Взрывание отдельных зарядов
посредством детонирующего шнура в глу-
боких и широких шпурах
Другой, часто применяемый ныне метод добычи камня иллю-
стрируется рис. 261.
Основное условие для применения этого метода — ежеднев-
ная добыча минимума 200 т породы; кроме того этот способ эко-
номически выгоден только при отвесной стене высотою не менее
8—10 м, причем верхний предел высоты не ограничен и может
составить 50, 60 м и больше. Диаметр шпуров должен быть от
7,5 до 20 см, причем шпуры можно заряжать различными
сортами взрывчатых веществ и составлять забойки любым
образом, так как до основания скважины пропускается дето-
1 Explosives, т. III, Лондон 1932, стр. 170.
36 Зак. 3171. — Штетбахер.
562
Взрывные работы
пирующий шнур. Так, в 1927 г. в одной известковой камено-
ломне в Далмации посредством 844 кг гремучего студая и
2860 кг аммонита была взорвана стена высотою 40 лт; в стене
было сделано 16 шпуров глубиною 30 м; группы зарядов были
разделены забойками из песка, и применен детонирующий шнур
для одновременного взрыва1.
Если вместо бризантных взрывчатых веществ пользоваться
зарядами из медленно детонирующего взрывчатого
вещества, например дымного пороха, и воспламенить их
детонирующим шнуром, то детонация заряда от всей длины
шпура происходит со скоростью в 10 раз большей, равной ско-
рости детонации шпура. Способ этот известен под названием
«Негсо» и был впервые введен Симсом (Hercules Powder Со)2.
При описанном способе подрыва получается не только более
сильное бризантное действие, но кроме того никогда
не бывает отказов, так как .воспламенение во всех глубоких сква-
жинах производится посредством капсюля-детонатор а, помещен-
ного извне. Так, в 1925 г. на медных копях в Аризоне по спо-
собу «Негсо» посредством детонирующего тринитротолуоло-
вого шнура электро детонатором № 8 было взорвано 100 000 кг
дымного пороха и 4000 кг 50%-ного динамита, помещенного на
дне буровых скважин.
V. Применение взрывчатых веществ в сельском
и лесном хозяйствах3
Стремление применять взрывчатые вещества для сельскохо-
зяйственных и лесных работ имеет давность нескольких десяти-
летия. Уже в 1875 г. появилось руководство по применению ди-
намита для корчевания пней и корней, а также для всевозмож-
ного рода разрыхления почвы. В наше время взрывной способ
имеет большое распространение для корчевания пней и
разрыхления почвы, для подготовки бесплодной и ка-
менистой почвы для целей сельского хозяйства, для устройства
дренажа, затем для добычи песка, глины и пр. Взрывчатые ве-
щества еще раньше нашли образцовое применение на обширных
равнинах Америки, где в этом направлении были достигнуты
исключительные результаты.
1Stettbacher, Fortschrittsbericht 1924—1928, Z. f. Schiess- u. Sprw.,
1929, 40.
2 Ср. стр. 74—81 (Hercoblasting) в практическом руководстве Hercules
Powder Co, Внльмннгтои.
3 Исчерпывающее описание работ этого рода дано в инструктивном руко-
водстве Sprengstoff-Verkaufsgesellschaft, Берлин,W9, озаглавленном Das Rom-
per it-S pre n gk ulturv erf ahre п (123 стр., 85 рнс.). Ранее упоминавшиеся
в настоящей книге английские и американские фирмы также выпустили ряд
богато иллюстрированных руководств того же характера.
V. Применение взрывчатых веществ в сельском хозяйстве 563
Корчевание пней. Корчевание пней или валка целых
деревьев производится обычно так. По возможности прямо под
корнями до середины пня железным ломом или буравом проде-
лывается ход небольшого диаметра; нижняя часть наклонного
хода заряжается примерно вычисленным количеством патронов
с содержанием взрывчатого вещества, как правило, не менее
300 г, и после забойки хода влажною землею производится
образом пень, имеющим в диаметре
Рис. 262. Корчевание пня взрывом:
7—забойка; 2—бикфордов шнур; 3—3 патрона; 4—глав-
ный корень.
взрыв: пень вместе с корнями вырывается из земли и в то же
время расщепляется на несколько частей. Нормально для под-
рыва на каждые 10—12 см диаметра пня применяется один
патрон -весом 100 г. Таким
1 м, потребует 1 кг взрыв-
чатого вещества или 14 па-
тронов безопасного дина-
мита; такое число патронов
лучше всего разделить на
два, а в случае больших
пней — на три и больше
отдельных зарядов. В по-
следнем случае требуется
электрическое, т. е. одно-
временное, воспламенение
зарядов. Если дерево имеет
стержневой корень, то па-
троны располагают вокруг
него так, чтобы он был
вырван. В подобных слу-
чаях заряд должен быть
больше, у больших деревьев нередко в 10 раз больше. Патроны
диаметром от 30 до 50 мм в упомянутых случаях очень вы-
годны, так как в противном случае пришлось бы брать слиш-
ком длинные заряды. Работа посредством подрыва вследствие
своей быстроты и легкости обходится значительно дешевле,
чем корчевание вручную.
Вырывание деревьев вместе с корнями произ-
водится так же, как и корчевание пней, но в этом случае заряды
должны быть по крайней мере вдвое больше; например пэи
диаметре дерева, равном 50 см, необходимо 2 - (5 • 100) = 1000 г
аммонита.
Валка деревьев. Если требуется возможно быстрее по-
валить ствол дерева на землю, например для создания защит-
ных полос при лесных пожарах, то для этой цели на опреде-
ленной высоте к дереву прикрепляют в виде полумесяца ряд
патронов и воспламеняют их посредине ряда. При взрыве де-
рево или ровно срезается, или наклоняется в ту сторону, на кото-
рой полукругом были прикреплены патроны. Действие патронов
усиливается, если поверх полукруга в газетной бумаге или кар-
тоне поместить слой влажной земли.
36*
564
Взрывные работы
Пс данным опытных наблюдений при всех этих подрывах
всегда лучше употреблять некоторый избыток взрывчатого ве-
щества, так как при недостаточном заряде не только не после-
дует желаемого действия, но даже, по крайней мере в грунте,
вследствие образования пустот от разрыхления подпочвы про-
изойдет ослабление действия последующего заряда.
Подрыв валунов на обрабатываемых полях
Очень удобно удалять подрывами с полей валуны, которые
представляют постоянное неудобство при обработке пашни. Во
Рис. 263. Валун перед подрывом (виден бикфордов
шнур Z)
многих случаях можно дробить камни простым наложением на
них взрывчатых веществ с последующим их подрывом; для
этой цели патроны кладут либо в углубления, имеющиеся в ва-
лунах, и покрывают их толстым слом земли, либо, при желании
сэкономить взрывчатое вещество, делают в глубоко сидящих
в земле валунах короткий или длинный шпур, куда и помещают
еще несколько патронов. Действие взрыва значительно усили-
вается, если валун окопать, так как это устраняет противода-
вление грунта. В случае камней, лежащих значительно ниже по-
верхности земли, под камнем выкапывают канал, доходящий до
его середины, и заряжают подобно тому, как это было описано
при корчевании пней, или высверливают шпур в камне и после
тщательной забойки отверстия производят взрыв. Непревзой-
денным по своему действию при взрывах открыто уложен-
ных патронов (рис. 153) является пен тринит.
V. Применение взрывчатых веществ в сельском хозяйстве '565
На рис. 263 и 264 изображен сернифнт весом около 200 кг, лежавший
в земле на глубине 10—15 см. Заряд из двух патронов (165 г) гремучего
студня 8-недельного хранения, заложенный прочно под середину камня иа
глубину 50 см, разбил камень только на 2 части, которые отброшены были
на 4—5 м в сторону (оба куска были затем принесены на место взрыва).
Гремучий студень работал медленнее, чем то же количество аммонита
(альдорфит), примененного в другом подобном случае; альдорфнт разбил
камень на 4 куска, но кускн остались на краю образовавшейся воронки
диаметром 145 см и глубиною 80 см.
Рнс. 264. Разбитый камень н воронка диаметром 1,5 м
и глубиною 1 м
Рыхление почвы в огородах и садах. Прокла-
дывание водоотводных канав
В этой области взрывному .методу еще предстоит большое
будущее, лак как преимущество его заключается не только
в глубоком разрыхлении почвы, но и в том, что при подрывах
почва удобряется, что в сумме дает усиленный рост овощей и
деревьев.
Для разрыхления почвы заряды следует располагать примерно на та-
ком расстоянии друг от друга, чтобы взрывные зоны (зоны разру-
шения) соприкасались между собою, иначе между зонами сотрясения
остаются неразрыхленные промежутки земли, что ухудшает результаты
работы. «Взрывной зоной» в данном случае называется тот шарообраз-
ный объем, в пределах которого газообразные продукты взрыва разви-
вают свое наивысшее действие н могли бы подбросить землю вверх, если
бы- заряд не был зарыт настолько глубоко, что вся его энергия погло-
щается грунтом; под «зоной сотрясения» подразумевается тот участок
почвы, который вследствие уменьшения давления газообразных продук-
тов не может быть выброшен, но подвергается более сильному сотрясе-
нию. Существенно важно, чтобы все подрывы производились в сухой
почве; в сырой почве вся работа пропадает даром.
Глубина буровых скважин колеблется примерно от 0,6 до 1,4 м, при их
расположении квадратом со стороною 3—5 м и при заряде от 1 до 3
патронов.
566
Взрывные работы
Значение разрыхления почвы помощью взры-
вов 'состоит еще в том, что в почву начинают легко проникать
воздух и влага, а это вызывает усиленную деятельность бакте-
рий, способствующих росту растений. Кроме того от сильного
взрыва в почве погибают все личинки и куколки вредителей
сельского хозяйства, особенно прожорливые личинки майского
жука; погибают также полевые мыши и их потомство; жидкое
удобрение равномерно проникает в почву. Следствием этого
является быстрое оживление корней деревьев и их хороший
рост. На следующий год замечается усиленный рост деревьев,
а затем — их повышенная плодоносность. Таким образом край-
нее истощение почвы и его нежелательные последствия в виде
сокращения роста растений и деревьев могут быть устранены
указанным выше способом.
По тем же причинам местность, изрытая снарядами в период
позиционной войны, дала впоследствии чуть ли не тропическую
по своему богатству растительность; артиллеристы и не пред-
полагали, что они великолепно обрабатывали почву — употреб-
ляя современный термин — биодинамическим путем.
Прорытие дренажных канав
Дальнейшее применение взывчатых веществ для культиви-
рования почвы возможно при работе по рытью дренажных и
водоотводных канав до 2 ж глубины и 5 м ширины. Пози-
ционная война подтвердила быстроту и производительность
этого способа. Буровые скважины делаются в этом случае не
вертикально, а под углом 30—45°, причем наклон скважин на-
правляется 1в ту сторону, на которую должна ложиться выбра-
сываемая земля. Воспламенение зарядов производится в боль-
шинстве случаев электрозапалами. По германским данным три
человека могут в день прорыть ров длиною 300 /и, глубиною
0,8—1,5 м и шириною 0,8 м и 1,5 /и наверху. К этой группе
работ относятся также работы по прорытию ям для теле-
гр|афмых столбов и колодцев.
Упомянем еще о последнем оригинальном применении взрыв-
чатых веществ в сельском и лесном хозяйствах — в виде так
называемых |с ам о с т р е л о в, устанавливаемых для хищных
животных и птиц, а также для вредителей домашнего и сель-
ского хозяйства и для предупреждения взломов.1 Для этой цели
применяются соответствующие запалы, которые загораются от
удара или под влиянием веса (например при посадке птицы)
благодаря тому, что крепкая серная кислота приходит в сопри-
косновение со смесью сахара и бертолетовой соли; такие запалы
могут быть воспроизведены по рис. 289. В отдельных случаях
1 Schuss und Waffe, 1919, 170 и 178.
VI. Подрывы льда
567
этот способ применяется в СССР в Сибири для крупного дикого
зверя; однако этот метод в швейцарских условиях очень ко-
потлив, дорог и кроме того весьма опасен. Больше преимуп^^гв
имеют механические устройства, например капканы, ат;,к>ке
пользование ядами.
VI. Подрывы льда
В суровые зимы лед в реках и гаванях не только сильно за-
трудняет судоходство, но в случае внезапного таяния и сле-
дующего за ним дождя, как это всегда наблюдается после силь-
ных холодов, представляет значительную опасность. Благодаря
движению льда, нагромождению льдин друг на друга и образо-
ванию больших ледовых масс имеют место чрезвычайно опас-
ные заторы и шлюзы. Извилины рек также сносят устои мостов,
плотины и шлюзы. Извилины рек также способствуют скопле-
нию льда, в результате которого при таянии затопляются бе-
рега. Поэтому необходимо свовременно и всеми средствами
удалять прочные ледяные массы до начала ледохода и паводка.
Лучшей защитой против опасности, создаваемой
льдом, является устройство в плотине водостока, достаточно
широкого и длинного, чтобы беспрепятственно пропускать
льдины.
В суровую сибирскую зиму 1928/29 г. реки покрылись не-
обыкновенно толстым льдом; во избежание указанных явлений
со льдами боролись посредством взрывчатых веществ и почти
всегда очень успешно. Техника производства подрывов льда и
действие различных взрывчатых веществ кратко описаны ниже.1
Нанлучшее разрушение ледяного покрова достигается во всех случаях
посредствсии подрывов под льдом, в воде. Для этой цели лед сначала про-
бивают особым топором или железным ломом или небольшими зарядами.
Чтобы во льду толщиною 30—40 см быстро сделать пробоину, доходящую
до поверхности воды, выбивают на поверхности льда небольшое отверстие
глубиною 10—15 см, в которое закладывают 200 г аммонита, заваливают
его сверху снегом или песком и производят взрыв. Когда во льду будет
пробито достаточное количество отверстий, под лед на расстоянии при-
мерно 10—15 м один от другого подводятся заряды и во избежание относа
укрепляются. При толщине льда до 30 см достаточен заряд 0,5 кг, а при
толщине 40 см 1 кг взрывчатого вещества. Прн применении дымного
пороха заряд необходимо увеличивать минимум в 3 раза. При особо
толстом льде — от 2 до 5 м — применяется исключительно желатиндинамит;
наилучшне результаты получаются при соединении отдельных зарядов весом
от 10 до 20 кг н одновременном воспламенении до 400 кг взрывчатого ве-
щества посредством электродетонатора.
По германским данным для подрыва льда наиболее пригодна
аммощ желатин а I. Дымный порох .при толщине льда до
1 Die Eisgefahr im Winter 1928/29 und ihre Bekampfung. Nobel-Hette. 1929,
€0—76, обзор, 55 рис.
568
Взрывные работы
50 см также дает очень хорошее движущее и дробящее действие;
герметизация отдельных зарядов в жестяных сосудах требует
однако много времени и при спешных подрывах совершенно
отпадает. Кроме того расходы при пользовании дымным поро-
хом значительно выше, чем при пользовании например аммон-
желатиной, и могут быть оправданы только в интересах сохра-
нения рыбных ресурсов водоема. Если в некоторых местах тол-
щина льда достигает 60 см, то пробивание его обходят лучше
всего путем устройства во льду ямок глубиною 16—20 см, в ко-
торые помещают от 5 до 15 штук связанных между собою па-
Рис. 265. Подрывы льда толщиною 4—5 м отдельными зарядами динамита
весом 20 кг у скалы Лорелеи на Рейне
тронов с аммонжелатиной и заливают их водою; это дает пре-
красные результаты, и после каждого взрыва всегда получается
значительный сдвиг льда.
Рыболовство с применением взрывчатых
веществ
При каждом взрыве под водою жидкость вследствие мгновен-
loro распространения давления во все стороны по сферическим
юверхностям равномерно сжимается. Рука, погруженная в воду
ie особенно далеко от центра взрыва, испытывает удар, подоб-
ий удару электрического тока. Взрыв, произведенный внутри
шполненного водою железного котла, может разрушить стенки
юследнего. Само собою разумеется, что удар и разрушительное
' VI. Подрывы льда
569
действие будут тем сильнее, чем больше скорость детонации
взятого взрывчатого вещества; с другой стороны, можно матема-
тически доказать, что сила взрыва быстро убывает по направле-
нию от центра.
При взрыве под водою патрона бризантного
взрывчатого вещества вся находящаяся поблизости
рыба глушится и всплывает на поверхность воды, где ее легко
собрать в мережки. Большинство оглушенных взрывом рыб,
особенно больших, быстро оправляется и через несколько ми-
80 см под водой
Верхняя сторона в воздухе
Нижняя сторона
Рис. 266 н 267.140 г пентрннита
нут снова уплывает. Следовательно не может быть и речи о том,
что воздушный пузырь у рыбы лопается от удара волны, за
исключением разве тех случаев, когда рыба находится в не-
скольких метрах от места взрыва и погибает при взрыве.
В одном небольшом рыбном садке было взорвано 120 г пентринита на
глубине около 0,5 м от поверхности воды и в 2 м от берега; после взрыва
около 30 маленьких рыбок (длиною 5 см) были убиты и всплыли на по-
верхность брюшком вверх; нз больших рыб одна, примерно длиною 30 см,
была выброшена живою на берег, тогда как другая (щука длиною около
40 см) выплыла на поверхность воды, подышала воздухом и быстро опра-
вилась.- Третья рыба, также примерно длиною 40 см (линь), перевернулась
570
Взрывные работы
несколько раз в воде, но вскоре пришла в себя, не поднимаясь на поверх-
ность. Из вышеизложенного следует, что действие этого взрывчатого ве-
щества, имеющего по меньшей мере скорость детонации 8000 м/сек, ока-
залось довольно ограниченным. Для хорошего улова рыбы следует ра-
ционально расположить и одновременно взорвать несколько патронов, при-
чем патроны сами по себе могут до взрыва послужить для рыбы приманкой.
В общем следует иметь в виду, что глушение рыбы ни в коем
случае не может уничтожить запас рыбы в данном водоеме, что
подтверждается производившимися сотни и тысячи раз подры-
вами льда в реках и гаванях.
VII. Подводные взрывы. Торпедирование
Очень распространено мнение, что сила взрыва под водою
будто бы больше, чем при таких же условиях на открытом воз-
духе. Вследствие того, что плотность воды приблизительно
в 770 раз больше плотности воздуха, вода, окружая взрывчатое
вещество, представляет как бы идеальную забойку, безусловно
концентрирующую силу взрыва на подрываемом предмете. Поэ-
тому разрушительная пробивная сила мин и торпед может якобы
проявиться- только под поверхностью воды. Наряду с этим су-
ществует обоснованное противоположное мнение, что пламя
взрыва частично гасится холодною водою и сила взрыва соот-
ветственно этому уменьшается и парализуется. Как мы увидим,
каждый из этих взглядов соответствует или не соответствует
действительности, в зависимости от того, как произведен взрыв
под водою.
Для выяснения этих моментов было произведено некоторое
число сравнительных опытов, которые кратко описаны ниже.
Простейшим случаем является заряд взрывчатого ве-
щества, подвешенный в воздухе и в воде сов-
местно с объектом, (подлежащим (взрыву. Чтобы сде-
лать разницу по возможности рельефнее, был взят высокобри-
зантный аммонжелатинпентринит и взорван в количестве 140 г
в стеклянной бутылке над 8-лпи железной плитой (заряд подве-
шивался горизонтально посредством шнуров, прикрепленных
к углам плиты) (рис. 266 и 267). Оказалось, что действие взрыва
в воздухе неожиданным образом значительно сильнее, потому
что под водою дно стеклянной бутылки лишь отпечаталось без
вдавливания, а плита в воздухе оказалась пробитой по окруж-
ности, соответствующей двойному диаметру бутылки. Столб
воды, выброшенной при подводном взрыве, был заснят (рис. 268).
Этот опыт показывает, как можно было предвидеть и теоре-
тически, что ударное давление мины благодаря «отражению» от
прочной стенки удваивается. То же справедливо в отношении
ударной и звуковой волн взрыва в замкнутом пространстве, где
благодаря отражениям постоянно происходит усиление по от-
ношению к противолежащим стенкам и звук почти всегда дей-
UH- Подводные взрывы
571
ствует на барабанную перепонку более оглушительно. Явления
обратного удара еще не изучены в той мере, в какой они этого
заслуживают по практическим сображениям, например в отно-
шении разрывных зарядов торпед.
От взрыва на плите едва ли отличается в количественном от-
ношении опыт взрыва в воздухе и в воде больших длинных
зарядов в толстостенных металлических трубках, уложенных на
Рис. 268. Столб воды с
центральным стержнем,
образовавшимся вследствие
отражения ударной волны
от железной пластинки
Рис. 269. Цельнотянутая сталь-
ная труба 20X42 мм, снаряжен-
ная 600 г смеси пентринит—
гремучий студень; заряд занял
по длине 110 см; взрыв про-
изведен на 1,4 л 8-мм тавро- ।
вого железа в тех же условиях
препятствии, имеющем вязкие свойства, например на тавровом
железе в виде рамы (рис. 269).
Этот опыт также наглядно показывает, что разрушительная
сила несравненно больше в 'воздухе, чем в воде, и приводит во-
обще к заключению, что при подводных взрывах
скорость детонации взрывчатого вещества не
может быть слишком высокой. Для явления, отно-
сящегося к взрываемому объекту, который хотя и окружен со
572
Взрывные работы
всех сторон водою, но имеет камеру, заполненную
воздухом, в направлении которой действует подводный
взрыв от брони корабля по направлению к трюму, автор пред-
ложил термин «торпедирование».1 Если при этом стенка, отде-
ляющая воду от воздушной камеры, пробивается, то действие
Рис. 270. Вид со сторо; ы тигля
/—тринитротолуол; 2—80 20—пенгринит
Рис. 271. Вид со стороны воздушной камеры
/—трин ит р о толуол; 2—81:20—пен т^ ин нт
Рис. 270 и 271. Действие взрыва в воздухе
становится значительно более разрушительным,
чем если бы взрыв произошел при тех же условиях в воздухе.
Однако если пробивная сила заряда слишком мала для того,
чтобы привести в непосредственное соприкосновение воду и
воздух, то действие взрыва в воде оказывается слабее, чем
в воздухе. Следовательно, инерция в 770 раз более тяжелой жид-
Z. f. Schiess- u. Sprw., 1930, 233.
VII. Подводные взрывы
573
кости не может оыть в-этом случае использована для создания
забойки по отношению к газообразной среде.
В какой мере «торпедирование» отличается от «воздушного»
взрыва, можно видеть из рис. 271 и 273. Заряд из 50 г взрывча-
того вещества помещался в железный тигель, который был при-
Рис. 272. Вид со стороны тигля
/—тринитротолуол; 2—83/23 пентринит
Рис. 273. Вид со стороны воздушной камеры
1—тринитротолуол; 2—80'20 пентринит
Рис. 272 и 273. Действие торпеды под водой
варен к стальной 8-мл пластинке (30 X 30 с/и). К другой стороне
пластинки был также приварен железный ящик (10 X
X 20 X 10 с/и) с толщиною стенок 2 мм, который должен был за-
менять наполненный воздухом трюм корабля. Для взрыва вся
система располагалась тиглем вверх:
1) в воздухе — между двумя железными балками так,
что наружный край стальной пластинки плотно лежал на балке,
а воздушный ящик свободно свисал вниз;
574
Взрывные работы
2) в воде — на глубине 1,5 ми на расстоянии 60 см от по-
верхности воды; в качестве разрывного заряда служил, с одной
стороны, тринитротолуол и, с другой стороны, обыкно-
венный пентринит 80/20 той же -плотности заряжания 1,1.
Тротил образовал на стальной пластинке 3 или 4 слабых
трещины, а на нижней стороне ящика около его середины от-
скочила только часть верхнего слоя ржавчины; пентринит же
дал сильное пробитие с обеих сторон.
Значительно более характерным и показательным оказалось
разрушительное действие под водой. Именно, в случае тротила
Рис. 274а. Пикриновая кислота
тнзированный
Рис. 274Д 80%-ный пентрнннт, флегма-
Столбы воды, образовавшиеся от взрыва 40 г заряда ВБ, произведенного
в точно таких же условиях, как на рис. 272 и 273
пластинка и воздушная камера остались целы; в случае пентри-
нита стальная пластинка была разбита на множество кусков,
а противолежащая железная стенка почти по всей поверхности
разбита и разорвана на куски. Любопытно, что в воздушной
камере обнаруживается всасывающее действие; стенки ее сильно
вогнуты внутрь и в случае пентринита -вдавлены до половины.
Вероятно это зависит от давления взрыва, мгновенно распростра-
няющегося под водою во все стороны; при этом давление на-
правлено снизу в эластичную среду и сжимает ее прежде, чем
происходит собственно удар взрыва, распространяющийся в воз-
духе (среде, менее благоприятной для его распространения)
VII. Подводные взрывы
575
медленее, и раньше, чем этот удар пробьет противоположную
стенку камеры.
Если выбрасываемый столб воды заснять кинематогра-
фически, то в случае тринитротолуола и пикриновой кислоты
этот столб воды имеет разбросанный вид, напоминающий букет,.
Верхняя сторона
2
Нижняя сторона
Рнс. 275. В каждом случае заряд 30 г пентрннита 80/20 под-
вергнут детонации в железном тнгле на 10-жж железной
пластинке
/—в воздухе; 2 в воде
пентринит же дает тонкую, заостряющуюся кверху струю водыг
напоминающую по форме кинжал. Для того чтобы подчеркнуть
различие между торпедированием и обыкновенным бризантным
действием, сошлемся еще раз на опыт бризантного действия
в воде и воздухе на массивной 10-жж железной плите.
Таким образом выступления Кларка,1 базирующиеся на
Z. f. Schiess- u. Sprw., 1932, 330—332.
576
Взрывные работы
утверждении, что действие взрывчатых веществ под водою
больше, чем в воздухе, отличаются от изложенного выше своей
односторонностью, в особенности если принять во внимание,
что в практике подводных взрывов чрезвычайно редко прихо-
дится иметь дело с торпедированием, а почти всегда с препят-
ствиями, окруженными со всех сторон водою (например в слу-
чаях затонувших кораблей).
Опыты автора были подтверждены работами чехословацких военных
химиков Д и в и с а н Ретннга.1 Они нашли, что действие взрывчатого
вещества
1) в воде по отношению к воздуху наибольшее (положение торпе-
дирования);
2) в воздухе по отношению к воздуху меньше, чем в первом случае;
3) в воздухе по отношению к воде (положение, обратное торпеди-
рованию) меньше, чем во втором случае, и
4) в воде по отношению к воде—наименьшее.
Они пришли также к выводу, что при малых зарядах (от 50 до 100 г)
давление не зависит от высоты слоя воды над зарядами, т. е. что разру-
шение получается одно и то же, произведен ли взрыв на глубине 0,2 или
2 м. Все эти факты были снова подтверждены 18 января 1933 г. в Цю-
рихе на опытах, произведенных в присутствии представителей иностранных
.военных миссий.
Суммируя все изложенное, можно притти к заключению, что
в воде, служащей охлаждающей средой, сила
взрыва всякого взрывчатого вещества осла-
бевает, его бризантность как бы парализуется и что это
справедливо даже в тех случаях торпедирования, когда удар
взрыва недостаточен для того, чтобы образовать пробоину, ве-
дущую в воздушную камеру. Только в тех случаях, когда
исчезает всякая преграда между «водою» и
«трюмом корабля», разрушительное действие
становится значительно больше, чем даже при
тех же условиях в воздухе.
1 Explosions sous Геаи, Mem. de 1’Art. frang., 1932, 516—530.
ГЛАВА ДВАДЦАТЬ ПЕРВАЯ
АРТИЛЛЕРИЙСКИЕ СНАРЯДЫ, БОМБЫ И МИНЫ
1. Бронебойные снаряды и снаряды с наконечником
Сплошные снаряды применялись и свое время в морской ар-
тиллерии для пробивания брони. Этого рода бронебойные сна-
ряды были относительно коротки; они имели короткую же,
твердую как стекло, заостренную головную часть, так как удли-
ненная головная часть легко разбивалась >при ударе о броню
из цементированной, т. е. обогащенной углеродом, современной
хромо-никелевой стали. На обыкновенных боевых дистанциях
такого рода сплошные снаряды в состоянии пробить лучшую
крупповскую броню, если ее толщина приблизительно равняется
калибру снаряда. Но с тех пор как адмирал Макаров около
1900 г. указал, что если на вершину снаряда надеть бронебой-
ный наконечник из мягкой стали, то пробивная сила сплошного
снаряда увеличивается приблизительно на 30%, повсюду были
введены снаряды с бронебойным наконечником.
Для уменьшения сопротивления воздуха на бронебойном нако-
нечнике укрепляется пустотелый балистический наконечник,
так что образуется стягивающее кольцо, которое плотно приле-
гает к закаленной вершине снаряда с равномерно распределяю-
щимся давлением и с большим успехом предохраняет ее от
раздробления. Таким образом это явление можно сравнить
с прокалыванием монеты воткнутой в пробку швейной иглой,
по которой производятся удары молотком; если бы игла не про-
ходила через пробку, то она сломалась бы от первого удара
молотком. На этом принципе основаны в настоящее время все
активные бронебойные снаряды (рис. 276) от самых мелких до
самых (крупных калибров. Такая конструкция имеет еще одно
ценное преимущество: именно, снаряды, снабженные сплющи-
вающимся наконечником, меньше соскальзывают с твердой
брони и до некоторого довольно малого угла встречи сохра-
няют свою пробивную силу.
Самые большие бронебойные снаряды германского флота
имеют калибр 35,5 мм и при длине 1,2 м весят 620 яг; при
стрельбе из морского артиллерийского орудия длиною около
18 м с зарядом пороха весом 225 кг они получают дульную
энергию, равную 27 650 кгм. Так как для закалки этого типа
37 Зак. 3171 — Штетбахер
578 Артиллерийские снаряды, бомбы и мины
крупнокалиберных снарядов необходимо высверливать со сто-
роны дна внутреннюю камору, то для получения требуемого
веса снаряда в прежнее время ее снаряжали песком или дру-
гими подобными материалами; в настоящее время каморы сна-
ряжаются исключительно разрывными зарядами, которые дей-
ствуют после пробивания снарядом брони. При мощном ударе
Рис. 276. Снаряд
с бронебойным
балнстическим
наконечником и
со взрывателем,
снабженным за-
медлителем.
1 — балнстнческнй
наконечник; 2 —
бронебойный нако-
нечник; 3—разрыв-
ной заряд бризант-
ного ВВ; 4—взры-
ватель.
очень трудно предохранить снаряд от преждевре-
менного взрыва; это явление предупреждается
применением таких взрывчатых веществ, как три-
нитротолуол или, еще лучше, тринитроанизол;
взрыватель с замедлением, ввернутый в дно сна-
ряда, обеспечивает надежность взрыва после про-
бивания брони. Благодаря этому бронебойный
снаряд получил очень большое значение, так как,
выполнив свою собственную задачу, он действует
внутри корабля как фугасный снаряд.
Во время Ютландского морского боя (Скагеррак)
в ночь с 31 мая на 1 июня 1916 г., а также раньше во
время крейсерского боя 1 ноября 1914 г. у Коронелы
н 24 января 1915 г. у Доггербанк англичане сделали
печальное для себя наблюдение,1 что хотя йх тяжелые
34-см бронебойные снаряды хорошо попадали в цель,
но не в состоянии были потопить германские брониро-
ванные корабли, так как снаряды, снаряженные пикрино-
вой кислотой, в большинстве случаев не выдерживали
удара при встрече со стальной броней и разрывались уже
на ее наружной стороне, где хотя и вызывали серьезные
повреждения корпуса корабля, но не такие, которые могли
бы привести к гибели неприятельского судна. Что ка-
сается английских устаревших 38-см снарядов весом 1000 кг,
снаряженных дымным порохом, то они, наоборот,
пробивали корабельную броню и взрывались, как и было
желательно, внутри корабля, но настолько слабо н с та-
ким малым бризантным действием, что разорвавшийся
снаряд можно было снова составить из осколков. Немцы
же своими 30,5-см снарядами, т. е. снарядами меньшего
диаметра, но снаряженными менее чувствительным три-
нитротолуолом, флегматизированный не-
сколькими процентами парафина или воска, быстро
потопили три самых крупных английских боевых корабля
простым артиллерийским огнем.2
Английский флот во время мировой войны
стрелял 18-дюймовыми (45,7 сл)3 бронебойными
снарядами, самыми крупными и самыми мощны-
ми снарядами, какие только видел мир до на-
стоящего времени. Они весили приблизительно
1г/2 т, а дальность полета таких снарядов при угле возвышения
в 45° составляла 46 кт.
1 Доклад адмирала ф о н-Ш е е р а, сделанный 23 марта 1925 г. в Цюрихе,
2 Marshall, Explosives, 1932, 174.
3 Engineer, 1919, 231.
Артиллерийские снаряды, бомбы и мины
579
2. Бризантные и фугасные снаряды
Снаряды современной артиллерии употребляются или
в качестве фугасных, или в качестве бризантных. Фу-
гасные снаряды служат для разрушения прочных местных
целей — покрытий крепостных сооружений — и выполняют свое
назначение благодаря снаряжению по возможности мощными
взрывчатыми веществами. Стенки корпуса снаряда делаются
настолько тонкими, насколько это допустимо, так что вес раз-
рывного заряда может доходить до 20% от общего веса сна-
ряда. Взрыв снаряда производится взрывателем, который
чаще всего конструируется таким образом, что тяжелый удар-
ник может перемещаться в гильзе, вследствие чего при ударе
снаряда о препятствие взрыватель-по инерции накалывает капсюль
на жало (рис. 278). В сравнительно новых конструкциях взры-
вателей часто приводится в действие сжатая пружина. Во
взрывателях с замедлением, прежде чем огонь передается раз-
рывному заряду, должен сгореть пороховой воспламенитель.
На рис. 277 представлен1 французский унитарный патрон поле-
вого орудия, граната которого имеет подобный взрыватель
с замедлением. Разрывной заряд этой гранаты состоит из пла-
вленой пикриновой кислоты, в которой запрессован детонатор
из того же взрывчатого вещества в виде кристаллического
порошка.
На рис. 278 представлен типичный английский взрыватель для артилле-
рийских снарядов, применявшийся в английской армии в последние годы
войны для большинства калибров. Что касается его конструкции, то она
отличается простотою в отношении изготовления и оригинальным приме-
нением принципа центробежной силы с целью достижения двойной бе-
зопасное т«и, благодаря чему устраняется преждевременное воспламе-
нение как капсюля-воспламенителя, так и капсюля-детонатора. Приспо-
собление для предупреждения воспламенения капсюля-воспламенителя со-
стоит из центробежного предохранителя и стопора центробежного предо-
хранителя, который посредством шарнира связан со стаканчиком. Стопор
и стаканчик удерживаются пружиной, которая приподнимает их кверху.
При выстреле, под действием удара газообразных продуктов горения по-
роха стопор центробежного предохранителя вместе со стаканчиком оседает
вниз. Но так как в то же самое время снаряд начинает вращаться, то бла-
годаря возникающей центробежной силе стопор, если бы пружина снова
стала поднимать его, прижимается к внешней стороне канала и не может
вернуться в свое первоначальное положение, прн котором он обеспечивал
до выстрела безопасность расположения капсюля-воспламенителя; центро-
бежный же предохранитель отходит во внешнюю сторону и освобождает
проход для подвижного ударника. При ударе взрывателя головной частью
о препятствие ударник вместе с капсюлем-воспламенителем подвигается
вперед к неподвижно укрепленному жалу, преодолевает сопротивление ча-
шечки и контрпружины, накалывает капсюль-воспламенитель, который вос-
пламеняется, и интенсивное острое пламя распространяется книзу, к кап-
сюлю-детонатору.
1 F. Hamilton, High explosives shells, Scientific American, 1918, Supph,
стр. 213.
37s
580
Артиллерийские снаряды, бомбы и мины
I
Рнс. 277.
1Ъ-мм уни-
тарный пат-
рон с гиль-
зой н поро-
ховым заря-
дом.
1 — взрыватель;
2 — детонатор;
з—мелинито-
вый разрыв-
ной заряд; 4—
заряд нитро-
глицеринового
пороха в виде
прутьев
Рнс. 278. Английский ударный взрыватель с двойным пре-
дохранением для гранат.
7—жало с предохранительной пружиной; 2—кружок; 3—капсюль - вос-
пламенитель; 4—ударник; 5—наковаленка ударника; 6—папковый цилиндрик:
7—замедлитель; 8—головка; 9—предохранительная чека; 10—ударник; 11 —
винтовая пробка; 12—стопор со стаканчиком и пружиной; 13— пробка; 14—
корпус взрывателя; 15—коробочка для предохранителя; 16—предохрани-
тельное устройство; 17— ползунок с пружиной; 18—стенки гранаты; 19
промежуточная втулка; 20—капсюль-детонатор; 27—детонатор; 22—разрыв-
ной заряд
\
Артиллерийские снаряды, бомбы и мины
581
Безопасность капсюля-детонатора обеспечивается подобной же кон-
струкцией. В гильзе находится стопор, который входит в прорезь бол-
тика; последний прижимается пружинкою внутрь. В момент выстрела бол-
тик под влиянием центробежной силы отходит к наружной стороне, прорезь
стопора располагается против среза болтика, и таким образом открываются
оба отверстия гильзы. Возникший прн падении снаряда луч огня капсюля-
воспламенителя достигает капсюля-детонатора и вызывает взрыв детона-
тора и разрывного заряда.
Благодаря такому предохранительному устройству для
капсюля-детонатора устраняются как преждевременные разрывы в канале
орудия, так и на полете в том случае, если бы ударник мог воспламениться
от сотрясения или преждевременно
сжать пружину.
Бризантные снаряды упо-
требляются для поражения жи-
вых защищенных целей оскол-
ками разрывающегося корпуса
снаряда, который для этой цели
имеет особенно толстые стенки;
от разрывного снаряда требует-
ся лишь большая дробящая си-
ла и разлет осколков с сохра-
нением большой живой силы.
В настоящее время корпуса сна-
рядов делаются исключительно
стальные в отличие от преж-
них хрупких чугунных. Благо-
даря этому значительно повы-
шается разрушительное действие
разрывного заряда, и острые,
зазубренные осколки стальных
снарядов значительно превосхо-
дят при действии по живым це-
лям крупйые и тупые куски чу-
гунных снарядов. Направление
Рнс. 279. Неразорвавшнйся снаряд
42-сж мортиры 1
разлета осколков обычно нормально к оси снаряда; дно часто
отлетает назад. Для сравнения бризантных и фугасных снарядов
(к легким орудиям и гаубицам) следует указать, что бризантная
граната 10,5-с/и пушки Круппа весом 14 кг имеет разрывной за-
ряд в 1,4 кг, а соответствующая фугасная—2,8 кг тринитрото-
луола, между тем как фугасный снаряд австрийской 28-слт мор-
тиры весом 345 кг содержит 52 кг взрывчатого вещества.
Среднее положение в конструктивном отношении между
бронебойным и фугасным снарядом занимает снаряд знаменитой
42-слт мортиры, так называемой толстой Берты.
Этот длинный толстостенный стальной снаряд с закаленной
головной частью весил свыше 1000 кг, он пробивал сначала зна-
чительное препятствие (броневые купола) и затем взрывался
донным взрывателем, имевшим специальный замедлитель. Еще
1 Scientific American, 1915, 2, 67.
582 Артиллерийские снаряды, бомбы и мины
более чудовищным является бронебойный снаряд весом 1570 кг
запроектированной французами 52-с/и гаубицы L/16. Раз-
рывной заряд при донном взрывателе по имеющимся данным
составляет 198 кг.
Раздробление корпуса снаряда бризантным взрывчатым
веществом зависит в значительной мере от толщины и .рода металла. В то
время как прежние хрупкие чугунные снаряды раздроблялись на мелкие
осколки, корпуса современных снарядов из вязкой стали оказывают значи-
тельно большее сопротивление, и, начиная с некоторого соотношения ме-
жду толщиною стенок и весом разрывного заряда, можно почти совсем
не получить убойных осколков. Так, например, на одной военной выставке
в Берлине можно было видеть собранные осколки снаряда 42-см мортиры:
все они представляли тяжелые неровные куски с глубокими трещинами
толщиною 5—10 см и длиною 10—20 см. Чаще всего встречались осколки
весом по несколько килограммов, и лишь отдельные из них весили меньше
килограмма. Следовательно разрывные заряды тринитротолуола оказались
недостаточными, чтобы сильнее раздробить крепкую стальную оболочку
бронебойного снаряда. Еще меньше раздроблялись 21-см снаряды сверх-
дальнобойного орудия, стрелявшего по Парижу (рис. 135).
Ясное представление о действии современных тяжелых сна-
рядов, главным образом 42-с/и снарядов, можно составить по
описанию осады фортов Льежа и Намюра.
На одном из фортов Намюра 42-см снаряд сначала пробил стальной
купол огромнейшей бронированной башни и после этого бетонное перекры-
тие толщиною 3 м. В течение нескольких .минут было убито 70% и тя-
жело ранено 30% гарнизона. На другом форту нашли 40 мертвых бойцов,
не имевших ранений; невидимому они задохлись в бетонной пыли или
стали жертвою окиси углерода, содержавшейся в газообразных продуктах
взрыва. В другом случае гарнизон фортов был отброшен к стенам казема-
тов огромным давлением воздуха. У многих на черепе оказались трещины,
другие погибли от разрыва кровеносных сосудов. Очевидцы, оставшиеся
в живых, рассказывают об ужасном физическом н нервном потрясении,
производимом ударами таких снарядов: сначала слышится приближаю-
щийся вой и .резкий свист снаряда, затем оглушительный грохот, сопрово-
ждаемый дрожанием грунта, подобно тому как это наблюдается при земле-
трясении, и наконец поднимаются облака пыли, создавая впечатление хао-
тического разрушения, при котором все идет вверх дном.
3. Шрапнель
Основным снарядом для поражения незащищенных живых
целей является шрапнель, изобретенная в 1803 г. полковником
английской службы Шрапнелем и названная его именем.
Шрапнель представляла собою усовершенствованную картечь
с дистанционной трубкой и называлась поэтому также гра-
натой картечного действия. Современная обыкно-
венная шрапнель состоит из толстостенной донной камеры и
тонкостенного корпуса. Донная камера снаряжается вышиб-
ным зарядом дымного пороха и сверху закрывается стальной
диафрагмой, которая может перемещаться внутри корпуса в на-
правлении головной части. В центральное отверстие диафрагмы
вставлена центральная трубка диаметром около 1 см, снаря-
Артиллерийские снаряды, бомбы и мины
583
женная пороховыми столбиками; она соединяется своим кон-
цом с дистанционной трубкой, в кольцах которой выбраны
желобки, в последние тоже запрессован порох;
время горения может быть регулируемо вращением
колец дистанционной трубки. В корпусе шрап-
нели уложено много пуль (стальных или из твер-
дого свинцового сплава) каждая весом 9—10 г, ко-
торые залиты канифолью, серой или тому подоб-
ными материалами. Если вышибной заряд шрап-
нели взорвать от дистанционной трубки, то пули
выталкиваются диафрагмой из корпуса и вслед-
ствие вращения приобретают центробежную силу,
благодаря которой вылетают вперед снопом, в ко-
нусе с углом у вершины, равным 15—30°. Благо-
даря этому пули распределяются на довольно боль-
шом пространстве и действуют особенно хорошо
в отвесном направлении до окопов включи-
тельно. Для лучшей видимости места разрыва шрап-
нели, что имеет существенное значение для этого
снаряда в отношении контролирования п р а в и л.ь-
ности установки трубки, пули пересыпаются
дымовым составом, который облачком дыма ука-
зывает место разрыва снаряда. Однако тре-
бования в отношении точности установки не так
велики, как в случае бризантного снаряда,
снабженного дистанционной трубкой, так как если
даже место разрыва находится в 30 и даже 150 м
от цели, то все еще получается хорошее действие.
Дистанционная трубка изготовляется почти исклю-
чительно. из алюминия с целью использования воз-
можно большей части (45—60%) общего веса сна-
ряда для пуль.
Более употребительная бризантная шрап-
нель отличается ог обыкновенной шрапнели тем,
что она имеет взрыватель и особую голов-
ную часть, в которой находится некоторое
число пуль и заряд бризантного взрыв-
чатого вещества (тротил или пикриновая
кислота). При разрыве такого снаряда вместе
со шрапнельными пулями отрывается и бризант-
ная головная часть снаряда, и так как последняя
тяжелее, то она опережает пули на полете и дей-
ствует по цели, например по щитовой артиллерии,
со взрывом, подобно гранате.
Не следует смешивать с современной бри-
зантной шрапнелью 7,5-см универсаль-
ный снаряд; он был принят в Германии еще до
войны, и по предложению Рихтера (в 1904 г.) в
Рис. 280.
Французская
75-лл поле-
вая бризант-
ная шрап-
нель (уни-
тарный пат-
рон) с поро-
ховым заря-
дом
/—дымный по-
рох; 2—порох
в виде прутьев
промежут-
584
Артиллерийские снаряды, бомбы и мины
ках между шрапнельными пулями вместо обыкновенной инерт-
ной массы содержал тротил. На этом принципе В а н-Э с с е н
сконструировал свой универсальный снаряд, который имел
кроме головного взрывателя и дистанционной трубки еще
трубку двойного действия,1 которая вызывала взрыв тринитро-
толуола, залитого в промежутки между шрапнельными пулями
(рис. 131 и 132). Кроме того вышибной заряд состоял не из
дымного пороха, а из специального взрывчатого вещества,
обладавшего таким свойством, что при воспламенении от ди-
станционной трубки оно действовало, как вышибной заряд, при
ударе же снаряда о препятствие оно очень энергично детони-
ровало. Германские легкие полевые гаубицы, для которых
вследствие их разнообразного применения универсальный сна-
ряд имел особое значение, стреляли универсальными снаря-
дами, которые, смотря по установке трубки, действовали то как
шрапнель, то как граната без замедления по мало защищенным
целям, то как фугасная граната с замедлением.
Этот снаряд, остроумно объединявший в себе шрапнель и
гранату, во время войны был однако оставлен, так как массовое
производство его представляло много трудностей. В настоящее
время военные круги в некоторых странах идут еще дальше,
требуя замены шрапнели гранатой с дистанционной трубкой,
так как гранаты дистанционного действия поражают не только
в глубину, но и назад.
Особое значение приобрели зажигательные шрапнели, при-
менявшиеся во время мировой войны, чаще всего для стрельбы
по самолетам и привязным аэростатам: зажигательные шрап-
нели сыграют в будущем важную роль в противовоздушной
обороне. Как германские, так и английские зажигатель-
ные шрапнели снаряжались фосфором или термитом, причем
горящая масса посредством вышибного заряда, расположенного
в камере, выбрасывалась из них в цель в форме снопа. Если
этого типа снаряд в дополнение к зажигательному составу сна-
рядить еще пулями или даже взрывателем, то к зажигательному
действию присоединится бризантное, и мы получим при такой
комбинации снаряды, которые на некоторых средних высотах
явятся в ближайшем будущем опаснейшими средствами пора-
жения.
Какой степени днференцнацни достигли современные артиллерийские
снаряды, можно судить по снарядам известной 2-см пушки Эр л икон а.
Для нее изготовляются 16 образцов снарядов весом от ПО до 147 г. Кроме
4 образцов учебных снарядов имеются еще следующие снаряды: бронебой-
ный, бронебойный трассирующий, бронебойный зажигательный, бро-
небойный бризантный, бронебойный со взрывателем, имеющим замедление,
бризантная граната, бризантная зажигательная граната, трассирующая
1 О трубке двойного действия см. Escales н Stettbacher, Initial-
explosivstoffe, 1917, 16—24.
Артиллерийские снаряды, бомбы и мины
585
бризантная граната, высокобризантная граната, высокобризантная
граната с двойным воспламенением, высокобрнзантная трассирующая гра-
ната и высокобрнзантная трассирующая граната с двойным воспламе-
нением.
Расход артиллерийских снарядов во время
мировой войны •
В сражении у Арраса в мае 1917 г. иа 20-км фронте у одних,
только англичан действовало около 4000 орудий и минометов, которые в те-
чение 7-дневного артиллерийского боя, штурмуя германские позиции, из-
расходовали 9—10 млн. снарядов.
За 4 дня было израсходовано почти в 6 раз больше снарядов, чем за
все время войны. 1870—1871 гг.
Позднее, в бою под Верденом, расход боевых припасов возрос
еще больше. Случалось, что каждая сторона в течение одного дня рас-
ходовала 1 млн. артиллерийских снарядов. Если считать, что в среднем
расходовалась только */м этого количества, т. е. 1 млн. снарядов в неделю,
и принять, что в среднем вес металла на один снаряд составлял 45 кг, то
получится, что за 30 недель боя на местность было выброшено 1 350 000 т
стали. Для перевозки этого количества стали потребовалось бы 135 000 же-
лезнодорожных вагонов.
Район боя занимал площадь приблизительно 2609 км2, и следовательно
на каждый гектар пришлось 5 т стали. В местах, где этот стальной дождь
был в 10 и более раз сильнее, содержание металла превосходило его со-
держание в недрах земли, на поверхности которой происходила эта ги-
гантская битва.
4. Авиационные бомбы
Авиационные бомбы бывают бризантные, зажига-
тельные или снаряженные отравляющими веще-
ствами. Со времени войны 1914—1918 гг. все эти три типа
были настолько усовершенствованы, что с первого момента воз-
никновения новой войны они днем и ночью будут являться би-
чом для тыла. Об эффективном отражении воз-
душных атак наземными средствами при современной вы-
соте полета невозможно и думать, а защита от грядущего бом-
бометания из стратосферы невозможна вообще. При быстроте
и грузоподъемности современных самолетов дело не только
в тоннаже сбрасываемых бомб; бомбометание будет носить ком-
бинированный характер, причем сбрасывание химических бомб
будет иметь целью вынудить отряды и пожарные команды,,
борющиеся с последствиями взрывов и пожаров, работать в про-
тивогазах. В перерывах между бомбардировками жители,
укрывшиеся в газоубежищах, будут ждать сигнала о прекраще-
нии воздушного нападения, между тем как их дома будут унич-
тожены пожаром.
Зажигательные бомбы содержали в начале войны
чаще всего горючие жидкости, воспламенявшиеся посредством
зажигательной смеси. В то же время применялись и снаряды
с самовоспламеняющимся желтым фосфором. Вскоре затем
приобрели известность термитные бомбы, являвшиеся
586 Артиллерийские снаряды, бомбы и мины
причиной ужаса, который внушали цеппелины в 1915 и 1916 гг.
По своему принципу действия термитные бомбы являются са-
мыми действительными зажигательными средствами для воен-
ных целей и в настоящее время. Эти бомбы снаряжаются тер-
митом, т. е. смесью алюминия и окиси железа, которая
общеизвестна как материал, употребляемый для сварки рельсов.
Температура этой смеси в течение нескольких секунд повы-
шается до 3000°; поэтому она является самым агрессивным и
Рис. 281. Зажигательная термитная
.авиационная бомба с ударным вос-
пламенителем.
7— рукоятка; 2—ударник со стальной нглой;
.3—капсюль; 4— пороховой заряд; 5—термит-
ная зажигательная смесь; 6—-обмотка пенько-
вого шнура; 7—просмоленная оболочка; 8—
горючая жидкость (бензол); 9—оболочка с
отверстиями для термита
концентрированным зажигатель-
ным средством. Исходя именно
из физической природы этого
материала, возникла мысль при-
менять эту массу для целей за-
жигания в смеси с бензолом или
каким-нибудь другим летучим
углеводородом; таким путем об-
разуется очаг, из которого без-
отказно должен возникнуть на-
стоящий пожар. Это сообра-
жение привело к конструкции
бомбы, усовершенствованный
образец которой, относящийся
к 1916 г., схематически предста-
влен в разрезе на рис. 281.
Бомба состоит из двух основ-
ных частей: 1) внутреннего же-
лезного цилиндра, переходяще-
го книзу в перфорированный
конус, в котором расположены
термитный заряд и взрыватель;
2) резервуара (из белой жести)
для бензола, окружающего тер-
митный цилиндр. Обе части
прочно и неподвижно связаны
между собой корпусом из тол-
стой жести, который обмотан
в пропитанную жидкой смолой
оболочку; эта оболочка не только предохраняет от влаги, но
и сама является горючим материалом.
Латунный взрыватель состоит из ударника, имеющего
острое стальное жало и расположенного ниже предохранитель-
ного кружка толщиной 0,2 лт/и; кружок этот при ударе проре-
зается трехгранным жалом и накалывает капсюль-воспламени-
тель. Безопасность взрывателя, что весьма важно, достигается
посредством чеки, вставляемой и вытягиваемой снаружи; она
удерживает ударник с жалом на достаточной от капсюля высоте.
Перед сбрасыванием чека выдергивается, и ударник освобож-
дается. Луч огня капсюля сначала воспламеняет заряд б е з-
пеньковым канатом и
Артиллерийские снаряды, бомбы и мины 587
дымного пороха, затем «запальный шарик» (переходный
состав) из перекиси бария и порошкообразного алюминия, и не-
посредственно после этого начинает гореть плотно набитый
термит, превращающийся в жидкую массу, температура которой
доходит до 3000°. Тотчас же за этим разрывается резервуар
с бензолом; происходящее при этом воспламенение бензола про-
текает настолько энергично, что напоминает взрыв; возможность
тушения пожара почти исключена, и все горючее из окружаю-
щих предметов уничтожается действием огня.
Кроме этого типа «инерционных» взрывателей с двойным
предохранением употребляются также «ударные» взрыватели,
действующие непосредственно от удара. Хотя последний тип
взрывателей проще, но они опасны в обращении и ввертываются
в головную часть зажигательных или химических бомб только
перед употреблением.
Явления, совершающиеся внутри термитной бомбы после
удара о препятствие, и ее действие заключаются в следующем.
Ударник с укрепленным в нем жалом после разъединения с предохра-
нительным устройством пробивает тонкий кружок и, накалывая капсюль,
воспламеняет его. В то же мгновение воспламеняется пластинчатый порох,
располагаемый ниже капсюля, и вызывает вспышку зажигательного состава,
находящегося в той же жестяной гильзе; большая теплота плавления по-
следнего зажигает спрессованную термитную массу. Весь этот ряд явлений
продолжается 3—4 сек.; в течение этого промежутка времени тяжелая
бомба, подобно чушке свинца, остается без движения и не претерпевает
изменений; самое большее, что можно заметить, — это искрение в верхней
части бомбы через взрыватель, имеющее место от вспышки переходного
состава (смесь перекиси бария с порошкообразным алюминием). Однако
уже в следующую секунду происходит характерный сильный треск, и пламя,
подобное молнии, распространяется so все стороны: зажигательная бомба
вспыхнула. За полмннуты пламя достигает наивысшего развития, вверх
взвиваются темнокрасные языки, подобно огненному смерчу, пламя про-
стирается все выше’ в виде вихрей н принимает форму рога, окутанного
сажей и удушливыми газами. В то же время бомба расплавляется у дна,
смоляная оболочка также начинает гореть, и из жара пламени сверкает
белая раскаленная масса термита. По мере того как жидкость сгорает,
пламя и жар уменьшаются, пока наконец жар быстро спадет, и только
смоляная оболочка продолжает тлеть. Весь ход описанного процесса, начи-
ная с глухого удара бомбы, ее пребывания, в зловещем покое в течение
4—б сек. и затем почти взрывчатого перехода .в огненную стихию, совер-
шается как бы по поле неотвратимого рока. Дом илн другой горючий
объект, в который попадает такой снаряд, неизбежно становится жертвой
стня. То обстоятельство, что эти бомбы начинают действовать не непо-
средственно после первого удара о препятствие (например о черепичную
крышу), но зажигаются лишь после того, как проходят одни или два этажа,
делает их особенно действительными н опасными. Если такая бомба спо-
койно лежит, то это еще не значит, что она дала отказ. Благодаря тер-
миту, расплавленная и раскаленная масса которого прожигает всякое пре
пятствне и после этого по каплям растекается дальше, огонь способен
моментально охватить сверху донизу самый большой дом. Попытки тушить
огонь водою бесполезны, так как бензол, подобно керосину, всплывает на
поверхность воды и продолжает гореть.
Зажигательные бомбы .на основе термита считались до на-
стоящего времени самыми действительными; в настоящее время
588
Артиллерийские внаряды, бомбы и мины
они изготовляются в значительно более целесообразной форме
продолговатых цилиндров с наклонными стабилизаторами. На-
ряду с бензолом в качестве горючей жидкости пользуются также
вязкими углеводородами (твердое масло) и смолами; горючие
Рис. 283. Фугасная бомба (раз-
рез)
1—предохранительная чека с пружи-
ной; 2—пропеллер; 3—футляр; 4—
ударник; 5—капсюль-воспламенитель;
6—замедлитель; 7—капсюль-детона-
тор; 8— взрыватель; 9—заряд из пла-
вленного ВВ (тринитротолуол); /О—
стальной корпус; 77—пробка; 72—
стабилизаторы
Рис. 282. Взрыватель с
замедлением для авиа-
ционной бомбы, постро-
енной на принципе инер-
ции
7—ударник; 2—жало; 3— пла-
стинка; 4—дырчатое кольцо;
5—капсюль; 6—2 отверстия;
7—замедляющий заряд; 8—
капсюль-детонатор; Р—азрыва-
тсль; 10— корпус (материал-
жесть); 77—заряд В В
вещества располагаются в головной части снаряда и интенсивно
воспламеняются смесью хлората или перхлората калия и па-
рафина непосредственно при ударе.
Эволюция этой конструкции привела в конце концов к поя-
влению германской электронной бомбы, являющейся са-
мым жестоким и опустошительным из всех новейших зажига-
Артиллерийские снаряды, бомбы и мины 589
тельных снарядов. В этом снаряде термитный заряд помещается
в оболочку из легкого сплава «электрон», которая сама по себе
является горючим материалом, так как электрон, имеющий уд. в.
1,8, содержит 40% магния и 60% алюминия. Поэтому эта бомба
до стабилизатора включительно не имеет бесполезного (мерт-
вого) груза и после удара нацело сгорает. Электронные бомбы
особенно пригодны для массового сбрасывания; вследствие
своего незначительного веса, равного 1 кг, они редко пробивают
более значительные препятствия, чем черепичная крыша, так
что их действие начинается с деревянных стропил, т. е., как это
и желательно, с наиболее восприимчивых к огню частей вся-
кого дома. Тушение водою усиливает пожар, так как и рас-
плавившийся электрон и раскаленный термит разлагают воду
с образованием водорода, а тем самым и опасного гремучего
газа.
В других странах отдают предпочтение фосфорным зажи-
гательным бомбам, прежде всего таким, которые содержат
в насыщенном фосфором сероуглероде нерастворенный фос-
фор; при взрыве бомбы куски фосфора образуют много-
численные трудно гасимые очаги огня, окружающие место
взрыва.
Белый или желтый фосфор плавится прн 44,5е и воспламеняется
при температуре около 60°; .воспламенившийся фосфор разгорается прн
доступе воздуха все снова и снова, пока не будет весь покрыт водою.
Принятый внутрь уже .в количестве 0,1 г фосфор вызывает смерть, между
тем как ожоги благодаря остающимся частицам фосфора влекут за собою
длительное, распространяющееся до костей нагноение.
Вследствие стойкого зажигательного и ядовитого действия
белого фосфора в отношении живых целей эти зажигательные
бомбы ндряду с термитными сохранят свое значение и в буду-
щем. Как особую разновидность бомб этого типа следует наз-
вать еще бомбы для разбрасывания фосфора с целью
сжигания посевов, как это все более и более успешно
практиковалось в 1916—1917 гг. на обширных полях Венгрии
и Болгарии. Содержимое бомб иногда разбрызгивалось с вы-
соты нескольких сот метров над землею и падало на поля
и леса в виде горящего веера. Чтобы затруднить быстрое
тушение, к зажигательным зарядам часто добавляли метал-
лический натрий, который при соприкосновении с водою
дает реакцию еще более энергичную, чем сплав электрон,
и дает брызги горящей щелочи, способные вызвать опасные
ожоги глаз.
Вес зажигательных бомб составляет обычно 4—5 кг, редко
выше 10 кг. Это объясняется тем, что зажигательные сна-
ряды, .начиная с некоторой определенной величины веса,
могут вызывать пожары, но и только. Бомбы большего
веса содержат чаше всего зажигательный и взрывчатый мате-
риалы.
590
Артиллерийские снаряды, бомбы и мины
Фугасные бомбы
Конструирование фугасных бомб по многим соображениям
является делом более сложным и трудным, чем конструирование
зажигательных или химических бомб. Во-первых, широкий раз-
лет осколков требует особой тщательности в обеспечении безо-
пасности от преждевременного или случайного взрыва. Во-
вторых, при применении трудно детонирующих взрывчатых
веществ требуется не только достаточно сильное воспламене-
ние, но одновременно достаточно прочная оболочка. В-третьих,
желательное замедление, получаемое в зажигательных бомбах
в связи с необходимостью некоторого промежутка времени для
превращения термита в жидкость, достигается в конструкциях
этого вида бомб искусственным включением специального горю-
чего состава. Наконец инерционный взрыватель с двойным пре-
дохранением после освобождения ударника лишь тогда пра-
вильно накалывает капсюль, когда бомба падает не слишком
наклонно, не меньше, чем под углом в 45е.
Об устройстве и действии взрывателя можно судить
по рис. 282 и 283. Основное предохранение в этом случае
осуществляется не при помощи чеки, как в термитных бомбах,
а при помощи вывинчивающегося пропеллера, который в свою
очередь до сбрасывания удерживается предохранительною
чекою.
Форма и устройство бомбы в значительной мере опреде-
ляются ее назначением; но и разрывной заряд играет не послед-
нюю роль. Так, например, если разрывным зарядом бомбы слу-
жит плавленый тринитротолуол весом 8—9 кг, то оболочка
должна быть сделана из листовой стали толщиною не менее
5 мм-, если же применяется гексанитродифениламин (с тротилом),
то уже достаточно брать оболочку толщиною 2 мм.
Таким образом данный вес и инициирующая способность де-
тонатора для каждого взрывчатого нитросоединения аромати-
ческого ряда, включая и пераммон, определяют толщину
стенки оболочки, которая является пределом, ниже ко-
торого невозможно никакими средствами вызвать полную дето-
нацию разрывного заряда. Затруднения механического порядка,
имеющие место при прессовании листовой стали и связанные
с изготовлением корпуса бомбы, можно было бы устранить пу-
тем усиления детонатора и, вместо того чтобы вызывать дето-
нацию извне, осуществлять ее изнутри. Опыт показывает
однако, что сопротивление детонации плавленых или сильно
спрессованных взрывчатых веществ, если отсутствует достаточ-
ное сопротивление оболочки бомбы, невозможно преодолеть
даже при применении очень сильных взрывателей.
Фугасная бомба состоит обычно из трех главных частей,
последовательно собираемых при снаряжении:
Артиллерийские снаряды, бомбы и мины
591
1) корпуса, представляющего собою стальную оболочку
с ввинчиваемым запальным стаканом;
2) латунного взрывателя с пропеллером;
3) стабилизатора, который или непосредственно связан
с корпусом, или присоединяется лишь после ввинчивания
вателя.
В з р ы «в а т е л ь как таковой представляет собою самую опас-
чувствителен. Во избе-
взры-
искры
латуни,
во-пер-
заряда
яую часть бомбы, так как он наиболее
, жание случайного образования
он целиком изготовляется из
Вес взрывателя определяется,
вых, весом и родом разрывного
и, во-вторых, свойствами и характером
действия детонатора. Для тротилового
разрывного заряда весом 2 кг тре-
буется сильно спрессованный тетри-
ловый детонатор весом 10 г, для
заряда весом 8 кг — соответственно
30 г, а для еще больших разрывных
зарядов 50—100 г. В настоящее время
тетрил уступает свое место еще более
действительному пентриту (тэн),
особенно в виде легко прессуемого
пентринита. Все эти детонаторы —
безотносительно к их весу — взрыва-
ются азид о-п ентритовыми
сюлями-детонаторами с
дом от 0,8 до 1 г.
Ниже приводится описание
цеосов, происходящих с момента
ления бомбр! от самолета до момента
взрыва.
Рнс. 284.
Американская,
бомба весом
высотою
к а п-
заря-
про-
отде-
2000 кг и
3,8 м
прн отрыве от самолета
предохра-
Летчик нажимает на рычаг держателя и
сбрасывает бомбу; бомба подвешена к само-
лету за прочное проволочное ушко посред-
ством держателя, представляющего собою две
лапы с зубцами;
бомба собственным весом выдергивает из пропеллера взрывателя
нительную чеку, укрепленную иа аппарате посредством шнура. Бомба сна-
чала несколько раз переворачивается в воздухе, после чего, пройдя 100—
200 м, принимает направление движения в цель. Когда направление дви-
жения установится и воздух начнет омывать вертикально расположенный,
стабилизатор, пропеллер начинает вращаться и вывинчивается нз нарезки
ударника с постоянно возрастающей скоростью; пропеллер отлетает, и
трехграиное жало мягко опускается на латунное опорное колечко; в этом
положении жало с тремя шлифованными острыми гранями остается до тех
пор, пока при первой же встрече с препятствием ударник под действием
инерции преодолевает сопротивление кружка и накалывает капсюль-воспла-
менитель. Бомба приближается к земле с характерным шумом, вызываемым
струей воздуха, омывающей стабилизатор, и через какое-нибудь мгновение-
проникает, например через чердак, до основания дома, где взрывается:
592
Артиллерийские снаряды, бомбы и мины
с оглушительным шумом. Непосредственно после того, как бомба ударит
с крышу, воспламеняется капсюль; во время дальнейшего движения бомбы
горит замедлитель и воспламеняется капсюль-детонатор, а вслед за этим
происходит взрыв бомбы.
Разрушительное действие фугасной бомбы выра-
жается различным образом, смотря по тому, встречает ли она
прочные цели (строения, укрепления) или живые цели.
В случае твердых объектов действует главным образом давле-
ние взрыва и живая сила увеличившегося в несколько тысяч
раз объема газообразных продуктов, которая все дробит и раз-
брасывает с большой скоростью; в случае живых объектов дей-
ствие выражается в огромном числе ранений от бесчисленного
множества осколков. Осколки авиационной бомбы опасны осо-
бенно тем, что, образуясь из стальной оболочки, они при
взрыве растягиваются, изгибаются и дробятся на продолгова-
тые кусочки с острыми краями, то сравнению с которыми
осколки старых хрупких чугунных гранат являются значительно
менее опасными. Но самое страшное — это беспримерная про-
бивная сила на малых расстояниях. Получающиеся в дан-
ном случае скорости значительно превосходят скорости всех
обычных снарядов. Пробивная сила таких металлических
осколков настолько велика, что эти осколки при ударе плавятся
и в виде капель жидкости пробивают железные и каменные
стены. Более или менее мелкие осколки расплавляются непо-
средственно на стене или обращаются в мельчайшие капельки
металла, которые после этого тысячами мелких шариков осы-
пают цель.
О действии тротиловой бомбы можно судить по сле-
дующим опытам, произведенным в топке парового котла.
Котел диаметром 1,50 м и высотою 2,35 м, изготовленный из лучшего
12-мм волнистого железа, был целиком зацементирован в земле. Вверху
около входного отверстия имелась досчатая крышка на прочно вбитых
сваях.
Первый опыт был произведен с 5-кг тротиловой бомбой, снаряженной
1,51 кг плавленого тротила; толщина стенок стальной оболочки составляла
5 им. Воспламенение производилось электрическим путем посредством
спрессованного тетрилового детонатора -весом 21 г. Действие оказалось
незначительным: на котле не было обнаружено ни трещин, ни рас-
ширений; образовалось лишь небольшое число пробоин от более крупных
осколков, имевших горизонтальное направление разлета. Более много-
численны были повреждения поверхности котла, вызванные множеством
мелких осколков, которые поцарапали и надрезали железо, а местами
расплавили его и приварились к стенкам котла. Каменное основание
нисколько не опустилось, так как бомба была взорвана на деревянной под-
ставке в расстоянии 30—40 см от основания.
Более значительным оказалось действие 12-кг бомбы, имевшей про-
долговатую форму (длина 55 см, диаметр 11 см), снаряженной 4,1 кг пла-
вленого тротила; толщина стенок оболочки также составляла 5 мм. Вос-
пламенение производилось при тех же условиях. Из -котла вырвалось
мощное пламя, за ним облако сажи наподобие черного колпака, а закре-
пленная шплинтами крышка разлетелась в воздухе на мелкие куски.
Стержни, пробитые несколькими осколками, в остальном оказались непо-
Артиллерийские снаряды, бомбы и мины
593
врежденнымн. На этот раз котел дал 3 значительных и много мелких про-
дольных трещин. Однако расширения не было замечено и в этом случае;
стенки котла получили основательные пробоины от осколков бомбы,
причем сами осколки, пройдя 12-мм железную стену и находившийся за
нею цемент, сильно врезались в землю. Все пробоины в котле имели
интенсивно синюю побежалость, а по окружности оказались
более нли менее оплавленными; создавалось впечатление, что осколки,
нагретые до высокой температуры, в результате взрыва расплавились от
удара н в капельно-жидкой форме пробили котел.
Вкратце укажем признаки, по которым можно отличить пол-
ную детонацию от неполной. Каждому технику, работающему
в области взрывчатых веществ, достаточно хорошо известно,
как трудно взрываются плавленые тринитротолуол и пикрино-
вая кислота и какие часто необходимы затраты, чтобы опытным
путем правильно выбрать оболочку и детонатор соответственно
разрывному заряду. Например тротиловые плавленые заряды
дают следующие явления.
Если детонация полная, т. е. если она совершается с максимальным
выделением работы (для данного количества взрывчатого вещества), то
появляется большое красноватое пламя, которому предшествует корич-
нево-черное облако сажи. Если оболочка изготовлена из листовой
сажи, то осколки сейчас же после взрыва раскаляются добела и в ре-
зультате нагрева имеют синюю или фиолетовую побежалость;
осколки бывают чрезвычайно острыми; если бомба была поставлена в пе-
сок, то он приваривается к поверхности осколков. Если взрыв не был пол-
ным, но был довольно близок к оптимуму, то поднимается синее облако
сажи, по причудливости и величине которого сравнительно с черными обла-
ками при взрывах других партий можно судить о степени разложения.
Осколки и в этом случае имеют еще сильно .рваные края; но наряду с та-
кими осколками, которые имеют синюю побежалость, встречаются уже и
не окрашенные, «белые» осколки, так как температура взрыва была
местами недостаточно высока. При еще более неудовлетворительном тече-
нии взрыва вместо сажи образуется синевато-белый дым, который
в худшем случае смешан с красными и желтыми парами, полу-
чающимися в.результате испарения продуктов разложения перегретых
нитросоединеиий. Осколки уже не зазубрены, имеют крупные раз-
меры, нагреваются менее сильно, закопчены сажей или даже покрыть;
нензменившейся полусгоревшей взрывчатой массой. Но такие случаи отно-
сятся скорее к категории отказов.
Помимо авиационных бомб, предназначенных для сухопут-
ной войны, употребляются еще специальные бомбы для м о р-
с к и х целей. Эти бомбы, предназначенные специально для
нападения на морские суда, отличаются продолговатой формой
и прочной заостренной оболочкой, для того чтобы бомба взры-
валась по возможности глубоко в корпусе корабля {в камере
для хранения боевых припасов). Очень изящным образцом
таких бомб является так называемая торпедная бомба,
которая с воздуха применяется против подводных лодок. Тор-
педная бомба снабжается чрезвычайно чувствительным взрыва-
телем и очень малым замедлителем, рассчитанным на то, чтобы
жало ударника накололо капсюль-воспламенитель в момент со-
прикосновения бомбы с поверхностью воды и чтобы замедли-
38 Зак. 3171 — Штетбахер
594
Артиллерийские снаряды, бомбы, и мины
тель горел в течение как раз такого времени, какое необходимо
для покрытия средней глубины погружения подводной лодки.
В случае аэропланных бомб, которые могут подвергнуться
пулеметному огню, возникает вопрос о безопасности
их разрывных зарядов .в отношении прострела. И хотя
взрыватель с маленьким капсюлем-детонатором всегда пред-
ставляет собою опасное место, но вероятность того, что пуля,
пройдя через заряд, попадет как раз в чувстви-
тельное место, вообще мала.
Рис. 286 демонстрирует любопытный опыт, пора-
зительный не только в смысле большой безопасности
Рнс. 285. Про-
стрел 10 г. пе-
раммона, со-
стоящего из
90% перхлората
аммония и 10°’о
парафина, заря-
женного в же-
лезную трубку
с толщиной
стенок 3 мм
и закрытую с
обоих концов
пробками
взрывчатого вещества, содержащего
48% нитроглицерина, но и по не-
обычайной мощности маленькой вин-
товочной пули, которая, не-
смотря на центральное попадание,
пробила обе железные стенки толщи-
ной 3% мм и после этого еще перере-
зала железный гвоздь, вбитый в де-
рево, а также проволочное крепление.
Далее, по значительной величине вы-
ходного отверстия можно ясно заме-
тить чисто механическое дей-
ствие взрыва, которое должно
было обязательно проявиться, когда
пуля проходила через эластичный
пентриннтный студень. Во избежа-
ние всякого взаимодействия между
шершавой неочищенной железной по-
верхностью и зарядом взрывчатого
вещества в бомбочку был залит
тонкий изолирующий слой тротила
(всего 10 г). После выстрела оказа-
лось, что как на входном, так и на
выходном отверстиях выгорел не
только тротил, но частично выгорел
без всяких последствий также и пеы-
трннит.
При повторном выстреле из герман-
ской винтовки (Ordonanz-Gewehr),
имеющей несколько большую на-
чальную скорость при меньшей ди-
станции, равной 35 м, пентринит спустя
приблизительно !4 сек. после про-
хождения пули частично взры-
вает. Подобно пентриту ведет себя
Рис. 286. Про-
стрел 60 г пла-
стичного 40%-
ного пентри-
нита, заря-
женного в же-
лезную труб-
ку диаметром
27,5 X 34 мм,
один конец ко-
торой был за-
варен. Выстрел
был произведен
из швейцарско-
го пехотного
карабина с ди-
станции 90 м
(уменьшено в
2 раза)
во время войны
большинство хлоратных и перхлоратных смесей, которые
применялись как безусловно безопасные к прострелу взрывчатых веществ.
Особенно удивительно, что даже пераммон (стр. ), считавшийся «без-
опасным» вследствие того, что он трудно детонирует, также взрывает при
указанных выше жестких условиях (рис. 285).
Пераммон, как это принято при снаряжении артиллерийских снарядов,
набивался еще теплым и в пластичном состоянии. Несмотря на малую бри-
зантность заряда н наличие с двух сторон отверстия, труба разрывалась
с треском; взрыв происходил как раз не при входе, а при выходе (после
замедления), где удар вершины пули о железную стенку неизбежно дол-
жен быть сильнее. То же явление невидимому имеет место и в случае
Артиллерийские снаряды, бомбы и мины 595
пентринита, который сперва воспламеняется, а вслед затем взрывается;
в случае заведомо опасных к прострелу зарядов взрывчатых веществ
взрыв всегда происходит непосредственно при первом же ударе.
Понятие о размерах действий военных самолетов к концу
мировой войны дает следующее германское сообщение.
По целям военного значения наши бомбовозы в августе 1918 г. сбро-
сили 1 157 957 кг взрывчатых веществ — цифра, до настоящего времени еще
никем не превзойденная. Из этого количества только на промежуток от 13
до 16 августа приходится 250349 кг бомб. Действие бомб, сброшенных во
многих случаях с очень небольшой высоты, колебавшейся в среднем ог 50
до 500 м, на места скопления войск и железнодорожные поезда, было за-
фиксировано в большинстве случаев фотографическим путем. В ночь
с 15 на 16 августа в результате бомбардировки последовал колоссальный
взрыв склада боевых припасов в Беври, такой же взрыв большого склада
боевых припасов последовал 25 августа в Вальи, южнее Арраса. В резуль-
тате этого возникли пожары, видимые на далекое расстояние, а также
дальнейшие взрывы.
Противник потерял в течение 4 указанных дней 87 самолетов, в том
числе — 79 в воздушных боях и 8—от обстрела артиллерии; 8 привязных
аэростатов были сбиты и сгорели.
Борьба с воздушной атакой наземными сред-
ствами — огонь зенитной артиллерии — относительно
мало действительна. Чтобы сбить немецкий самолет,
французы расходовали во время войны 4000, а англичане
4500 снарядов. В настоящее время огонь зенитной артиллерии
конечно значительно эффективнее, но число попаданий вслед-
ствие больших высот полета и скоростей самолетов не увели-
чилось.
5. Ручные гранаты, бомбометные и минометные снаряды
Первое упоминание о ручной гранате относится к 1427 г.
В настоящее время этот вид оружия давно уже стал одним из
элементов вооружения армии. В XVII столетии солдат, воору-
женных гранатами, называли «гренадерами». Но действительное
значение граната получила лишь при осаде Севастополя, во
время похода в Судан и особенно в русско-японскую войну.
Во время мировой войны этот снаряд подвергся значительному
усовершенствованию. Главные требования, предъявляемые к гра-
нате, — это надежность воспламенения и безопасность в отно-
шении преждевременного взрыва.1 Для взрыва гранат приме-
няется два способа: фрикционное воспламенение, которому в на-
стоящее время отдается предпочтение, и более редко применя-
емый способ ударного воспламенения посредством ударника.
Примером применения последнего способа может служить
устройство английской ручной гранаты Г э л я (Hale).
Воспламенение осуществляется ударником через тетриловый детонатор.
Жало удерживается в положении безопасности двумя чеками, движению
1 Новейшая патентная литература полна предложений дальнейшего
усовершенствования гранат и безопасности в обращении с ними.
38*
596
Артиллерийские снаряды, бомбы и мины
которых препятствует кольцо, снабженное двумя крыльями. Кольцо в свою
очередь удерживается в состоянии безопасности посредством предохраии-
Рис. 287. Ручная граната
Г э л я
на 72 осколка, весом каждый
тельной чеки, которая выдергивается перед
метанием гранаты. Вследствие того, что
при бросании ручной гранаты на крылья
действует сопротивление воздуха, кольцо
приходит во вращение, так что на дистан-
ции около 15 м обе чеки освобождают бое-
вой ударник. Граната весит 650 г и дает
175 осколков. Она изготовляется для целей
фугасного и осколочного действия. Кор-
пус гранаты (рис. 287), в который зали-
вается тринитротолуол, имеет зигн, благо-
даря которым он разбивается при взрыве
2,7 г. Ручная граната Г э л я является доста-
точно безопасной в обращении, но после взведения взрывается при падении
в воду, болото или снег под любым углом падения.
Ручная граната н ружейные гранаты этого образца
весят 900 г н содержат 225 г взрывчатого вещества.
В английской армии однако чаще всего
употреблялась граната системы Миле. Она
действует так же, как и описанная выше руч-
ная граната с рукояткой, но воспламенение
осуществляется посредством вращения рычага,
который после этого освобождает «ударник»,
воспламеняющий капсюль и кусок бикфордова
шнура, после чего происходит воспламенение
кап сюля-детон атора.
В Германии, а также и в других государ-
ствах, легкие снаряды ближнего боя подразде-
ляются на следующие виды.
1. Шарообразная ручная грана-
та для наступательных целей, бро-
саемая из-за прикрытия для отражения атаки.
Вес такой гранаты равен кг. Дальность
метания достигает 35 м. Действие осколков
ограничивается расстоянием в 70 м. Воспла-
менение состава, горящего в течение 5 сек.,
происходит после выдергивания проволоч-
ной терки; французская шаровая ручная
граната, имеющая разрывной заряд в 1,2 кг
и диаметр 8 см, бросается со шнуром, привя-
занным к запястью руки, вследствие чего вы-
дергивание проволочной терки происходит
при полете гранаты.
2. Ручная граната с рукояткой,
являющаяся наиболее употребительным образ-
цом; такая граната состоит в основном из
Гнс. 288. Ручная
граната с рукоят-
кой; запал с замед-
лителем (разрез)
7—разрывной заряд
200 г: 2—крючок для
носки; 5—корпус (мате-
рвал—жесть); 4—кап-
сюль-детонатор; 5 —
бикфордов шнур
(5 сек.); 6 — дымный
порох; 7—терка в
фрикционном составе;
8-деревянная рукоят-
ка; S'—вытяжной шнур;
10— крышка нз панки
тонкостенного жестяного корпуса, снаряжен-
него 200 г аммиачноселитрянного взрывчатого вещества (в Гер-
мании — пертита).
Артиллерийские снаряды, бомбы, и мины
597
Перед употреблением гранату необходимо снарядить оконча-
тельно, для чего вывинчивается рукоятка и вставляется капсюль-дето-
натор. Затем с конца рукоятки срывается картонная крышка, н выдерги-
вается свободно уложенный шнур. Вследствие этого воспламеняется
терочный состав, загорается замедлитель, а от последнего бикфордов шнур;
приблизительно через 5 сек. огонь доходит до капсюля-детонатора, н гра-
ната взрывается. После выдергивания терки граната должна быть не-
медленно брошена.
Дальность метания ручной гранаты с рукояткой меньше
дальности вращающейся в воздухе шаровой гранаты; в среднем
дальность метания составляет 25 м. Разлет осколков достигает
20 м в окружности. В отличие от этого русская толстостенная
шаровая граната, относящаяся к тому же типу, при весе в 0,6 кг
и разрывном заряде 50 г, по имеющимся данным может быть
брошена на 35—40 м и дает разлет осколков, достигающий 150 м.
Вследствие того что осколки получаются относительно крупные,
опасность поражения на таких расстояниях конечно мала.
3. Яйцевидная ручная граната, весящая всего
300 г, но с соответствующим увеличением дальности метания до
45 /и; этот тип гранат очень портативен, и один человек
может нести 40—50 гранат. Толщина стенок составляет 8 мм, так
что опасность поражения от настильно летящих осколков на
10 м в окружности довольно велика. Воспламенение гранаты
этого образца производится выдергиванием проволочки, причем
продолжительность горения замедлителя 5 сек. (от момента ме-
тания до момента падения).
Некоторые страны располагают еще тяжелой ручной
гранатой, предназначенной для действия по специальным целям,
как например боевые повозки или блиндажи; разрывной заряд
таких гранат составляет 1,5 кг, а общий вес 2 кг. Употребляются
также зажигательные и химические ручные гра-
наты, имеющие аналогичные средства воспламенения. Так, на-
пример, французы во время войны употребляли зажигательную
дымовую ручную гранату, имевшую заряд фосфора весом
300 и 470 г.
Особый тип ручной гранаты представляет собою «ружейная
граната», которая вместе с рукояткой — длинным шомполом,
вставляемым в канал винтовки, —выстреливается из винтовки
обыкновенным патроном и при ударе взрывается (рис. 128).
К этого рода снарядам, метание которых производится из ору-
жия, примыкают значительно более тяжелые по весу миномет-
ные снаряды, или воздушные торпеды; стрельба этими снаря-
дами производится из минометов на дистанции 1—3 км.
В заключение упомянем еще о подрывных патронах (Spreng-
korper, petards destructifs), применяемых инженерными войсками
и предназначаемых для разрушения всякого рода препятствий.
Вместо употреблявшегося в прежнее время для их изготовления
пироксилина в настоящее время чаще всего пользуются три-
нитротолуолом; только во Франции и в этом случае не
598 Артиллерийские снаряды, бомбы и мины
могли избежать пикриновой кислоты, помещаемой в тщательно
вылуженные латунные оболочки; в крышке оболочки
имеется гнездо для вкладывания капсюля-детонатора. Заряды
состоят из плавленой пикриновой кислоты с добавлением в ка-
честве детонатора прессованной пикриновой кислоты. Подрыв-
ные патроны употребляются с содержанием взрывчатого веще-
ства 135 г, 1 кг и 10 кг. Для одновременного взрыва нескольких
таких патронов (изготовляемых и хранимых отдельно) обычно
пользуются детонирующим шнуром.
6. Торпеды
В качестве подводного снаряда для поражения неприятель-
ских кораблей торпеда была испытана впервые в 1776 г. амери-
канцем Башнеллом и затем успешно применена Ф у л ь т о-
ном в 1801 г. Конструкция современной торпеды, имеющей
форму рыбы, берет свое начало в 1864—1868 гг., когда Уайт-
хед совместно с австрийским офицером Лушисом построил
в Фиуме торпеду, названную его именем, которая являлась
в свое время чудом техники и основные черты которой встре-
чаются даже в наиболее современных типах торпед. Торпеда
Уайтхеда представляет собою маленькую подводную лодку без
экипажа; она движется под действием сжатого воздуха, автома-
тически направляясь в цель; взрыв разрывного заряда проис-
ходит при ударе.
Современная торпеда (torpille automobile) представляет со-
бою продукт многих усовершенствований; специалисты самых
разнообразных стран сотрудничали над тем, чтобы превратить
ее в современное оружие подводной войны. Германской технике
особенно удалось довести разработку этого снаряда до исклю-
чительного по своей важности боевого средства флота; и нет
сомнения в том, что торпеда совершенно изменила оценку и
дала новое направление в развитии современного морского воору-
жения, главным образом тяжелой морской артиллерии. Эти изме-
нения наряду с введением новых механизмов вызваны также и
взрывчатыми веществами. Употреблявшиеся в прежнее время
взрывчатые вещества — пироксилин и тринитрото-
л у о л — оказались недостаточно бризантными для мощной
брони; благодаря малой плотности заряжания они только в ред-
ких случаях были в состоянии пробить с первого раза стенки
корабля и вызвать течь. Лучше действует, правда, пикрино-
вая кислота и смесь гексанитродифениламина
с тринитротолуолом, введенная немцами в 1916 г.;
однако и эти более плотные разрывные заряды совместно с еще
более эффективными 70/30-смесями тетрила и тротила
(рис. 175) не в состоянии успешно пробить двойной и тройной
борт под уровнем воды. Так, например, линейный крейсер «Маль-
боро», единственный английский корабль, в который попала не-
Артиллерийские снаряды, бомбы и мины
599
ТАБЛИЦА 52
Развитие образцов торпед
Автор конструкции или место ее изготовления Разрывной заряд (кг) Диаметр (еж) Длина (ж) Скорость (узлы 1) Дистанция (км) Вес (кг) Давление сжатого воздуха (кг)см-)
Фиуме, 1877 г 12 35,6 4,40 21 0,4 300 70
Шварцкопф, 1899 г. (Берлин) 90 45,0 5 29 0,8 530 90
Фиуме, 1910 г 110 45,0 5,50 26 6,0 800 150
Германия, 1914 г 190 50,0 Т 28 10,0 ИЗО 165
. 1914 г 190 60,0 8,5 28 17,0 2000 175
США, 1917 г. (Блисс) .... 140 53,3 6,50 29 11,0 1250 160
1 1 узел = 1852 м\ 29 узлов = 54,7 км.
мецкая торпеда во время боя у Скагеррака в 1916 г., несмотря
на полученные повреждения, был в состоянии «продолжать
стрельбу и достиг гавани собственными силами. Современную
корабельную броню пробивает только пент ринит или
гексонит1 с добавлением. пироксилина или без него.2
Современная торпеда по внешнему виду чрезвычайно напо-
минает стальную сигару и имеет в длину 9—10 м и диаметр
60 см. Весь корпус делится на три главные части, из которых
передняя, головная часть содержит разрывной заряд весом
около 200 кг. В прежнее время головную часть торпеды сильно
заостряли для максимального уменьшения сопротивления воды
при движении; в настоящее время головной части придается
исключительно закругленная форма, что имеет целью перемеще-
ние центра тяжести разрывного заряда насколько возможно
больше вперед, ближе к борту корабля. В вершине торпеды
находится ударное приспособление, которое при соприкоснове-
нии с препятствием воспламеняет небольшое количество грему-
чей ртути; пламя последней через посредство капсюля-детона-
тора и детонатора вызывает взрыв разрывного заряда. Кроме
того воспламенение обеспечивается и в случае попадания тор-
педы под острым углом; для этого взрыватель имеет 4 выдви-
нутые вперед шпоры, препятствующие соскальзыванию снаряда
со стенки судна. Значительным шагом вперед является введе-
ние пропеллерного взрывателя, который по имеющимся данным
хорошо действует при любом угле встречи.
1 Сокращенное обозначение флегматизированного гремучего студня, со-
держащего вместо пентрита, повышающего скорость детонации, циклотри-
метилентринитрамин (гексоген).
- Швейц, пат. 154186 (1932).
Разрыбной заряд
Детонатор
бак для горючего
Взрыватель
Выпускной вентиль
Пусковое крючен
Труба для впусна сжатого воздуха
е\Подогреватель\ Редукционные вентиМ для
___________ \ ' сжатого воздуха Двигателе
Мостовая часть -
Аппарат глубины
Зубчатое колесо с червячной передачей
----------камера •-----------------
Винт
ВЫход'воздуха
Стабилизатор
р g вдздулогроМ к двигателю,
___Плавная часто------'---сжатого воздуха -х~ Машинная камеоа -1
Рис. 289. Современная торпеда (продольный разрез).
Зак. 3171. Штетбахер.
600
Артиллерийские снаряды, бомбы и мины
К головной части примыкает самая длинная часть корпуса
торпеды — обширная воздушная камера; в нее нагне-
тается до давления 160—170 ат .воздух, служащий для приведения
в действие механизмов. Эта же камера совместно с некото-
рым пустым пространством в головной части и в расположен-
ном в задней части туннеля служит одновременно для придания
торпеде пловучести. Как только торпеда выпущена из минного
аппарата., сжатый воздух поступает через трубку и редукцион-
ный вентиль в подогреватель, где подогревается, отчего давле-
ние его повышается. Из перегревателя воздух поступает по
трубопроводу в воздушную турбину и приводит в чрез-
Рис. 290. Взрыв торпеды (на рис. виден след, оставляемый торпедой на
поверхности воды)
вычайно быстрое вращение лопастное колесо; отработанный
воздух поступает в туннель. Чем больше воздуха поступает
в туннель, тем сильнее повышается в нем давление. Если это
давление больше, чем давление воды извне, то выходной кла-
пан открывается, и воздух может выйти через пустотелый вал
в воду, где он разбивается на пузырьки и поднимается на по-
верхность. Благодаря этому образуется знаменитая «дорожка
смерти» — узкая линия, образуемая пеной, о которой часто,
можно читать в описаниях потопления судов; она отмечает путь,
по которому движется торпеда.
Турбина через систему зубчатых колес приводит во враще-
ние осевой вал, который переходит через пустотелый туннель и
хвостовой механизм и оканчивается пропеллером. Вал имеет два
пропеллера, вращение которых в противоположных направле-
ниях устраняет отклонение снаряда в сторону. Из других ме-
ханизмов, которыми оборудована торпеда, следует еще упо-
Артиллерийские снаряды, бомбы и мины
601
минуть руль глубины, который приводится в действие давле-
нием воды и который автоматически удерживает торпеду на
надлежащей устанавливаемой глубине от 2 до 5 м, и жироскоп,
работающий по принципу волчка; жироскоп препятствует откло-
нению торпеды от направления, приданного ей при выстреле из
минного аппарата. Оба эти прибора относятся к числу слож-
нейших аппаратов управления торпеды и по настоящее время
являются объектами непрестанной работы конструкторской
мысли; недаром в мировую войну этих приборов появилось
больше, чем было нужно.
Рис. 291. Выпуск торпеды с подводной лодки
Стрельба торпедами производится из минных аппаратов, которые уста-
навливаются на миноносцах н крейсерах на палубе и направление которых
можно изменять; на подводных лодках они устанавливаются внутри кор-
пуса корабля, в торпедных казематах, расположенных ниже ватерлинии.
Тело орудия состоит нз двух частей—наружной и внутренней труб, переме-
щающихся по роликам.
Заряжание внутренней
трубы торпедой произво-
дится с открытого конца.
По команде «огонь»
минер открывает впуск-
ной вентиль, который при-
мыкает к наружной тру-
бе и через который из за-
пасного резервуара в на-
ружную трубу поступает
воздух высокого давле-
ния; воздух сообщает
внутренней трубе вместе
с торпедой поступатель-
ное движение. У борта
корабля внутренняя тру-
ба подвергается торможе-
нию. В to j же момент открывается вентиль, закрывающий внутреннюю трубу,
так что давление воздуха действует теперь на торпеду, которая благодаря
этому вылетает из трубы в воду. В верхней части внутренней трубы
имеется удлиненная часть, по форме напоминающая лоток (см. рис. 292)
и выступающая в момент выстрела из корпуса корабля. В этом лотке
торпеда благодаря особому приспособлению движется до тех пор, пока
из трубы не выйдет ее хвостовая часть. Благодаря этому почти совер-
шенно устраняется нежелательное опускание головной части и возможное
понижение в горизонтальном направлении (при стрельбе через борт или
с гидропланов). При выстреле торпеда приобретает начальную скорость,
приблизительно равную скорости, развиваемой торпедой в воде. Механизмы
торпеды приходят в действие почти тотчас же после ее вылета из трубы;
пуск механизмов в действие осуществляется благодаря тому, что имеющийся
во внутренней трубе крюк при движении торпеды по трубе поворачивает
крючок, выступающий на поверхности торпеды, и таким образом открывает
запорный вентиль резервуара со сжатым воздухом.
Новые французские подводные лодки вооружены каждая
одиннадцатью 66-с/и минными аппаратами, а германский крей-
сер «Кёнигсберг» имеет на борту три параллельно перемещае-
мых минных аппарата, управляемых из одного места.
Дальность движения торпеды достигала в мировую войну
14 км, а в настоящее время, принимая во внимание, что начать-
602
Артиллерийски? снаряды, бомбы и мины
ная скорость больше 40 м/сек, невидимому еще больше. При
расчете на ®сю длину пробега мины средняя скорость в час па-
дает до 29 узлов, или 55 км. Несмотря на то, что энергия дви-
жения торпеды измеряется приблизительно 150 л. с., торпеда
обычно достигает цели в течение нескольких минут. Однако не-
приятельское судно не стоит на 'месте, а движется и притом
с довольно большой скоростью. Поэтому попадание зависит от
целого ряда факторов; если эти факторы учтены неправильно,
то торпеда совершенно не попадет в цель или попадет неудачно.
Так, например, по английскому официальному сообщению о мор-
Рис. 292. Выстрел современной торпедой с палубы корабля
ском бое у Скагеррака1 в 1916 г., величайшем в мировой истории
морском сражении, германские суда выпустили по английским
кораблям в общей сложности 109 торпед, из них семь по
«Мальборо», и только один «Мальборо» из всей английской
эскадры получил упоминавшееся выше попадание. Это обстоя-
тельство .повело за последние годы к многочисленным опытам,
имевшим целью осуществить управляемость торпед по радио и
таким образом создать возможность последующего корректи-
рования сделанных ошибок на расстоянии. Но практически ощу-
тимые результаты в этом направлении невидимому еще не по-
лучены. Стоимость одной торпеды исчисляется в 60 000 марок.
В последний месяц мировой войны одна Германия изготовила
800 торпед.
Battle of Jutland. Presented to Parliament by Command of His Majesty.
Артиллерийские снаряды, бомбы и мины
603
Опыт последних испытаний торпед показал, что днем они не настолько
опасны, как это думали раньше. Точность стрельбы торпедой на опреде-
ленное расстояние значительно меньше, чем дальность сокрушительной
стрельбы из артиллерийских орудий средних калибров крупных боевых
судов .в условиях хорошей видимости. Если при всем том стрельба тор-
педою -производится с большой дистанции, то торпеда -преждевременно
выдает направление своего движения оставляемым ею следом: судно, по
которому произведен выстрел, поворачивается по линии своей наименьшей
ширины и ожидает, пока торпеда пройдет мимо. Это маневрирование
имеет конечно большой недостаток, который состоит в том, что во время
боя борт корабля оказывается парализованным, а стрельба орудий, распо-
ложенных на корме, ограниченной. Вследствие этого торпеды могут не толь-
ко оказывать разрушительное действие, но имеют и тактическое значение.
Например в бою у Скагеррака по сообщению Баумбаха дневная атака фло-
тилий торпедоносцев обеих воюющих сторон имела целью временно пре-
рвать опасный огонь артиллерии противника, что в связи с упомянутым
выше числом попаданий, составившим менее 1%, является вполне вероятным.
7. Морские мины
В противоположность движущимся торпедам морские мины
представляют собой прочно закрепленные снаряды; они пред-
назначены для защиты гаваней, устьев -рек и береговых зон
(минирование пути) и взрывают ‘всякий корабль, осмелившийся
пройти в опасную зону. Так, например, при нападении герман-
ской флотилии 11 ноября 1916 г. на Балтийский порт жертвою
русских мин стало не менее 7 судов. Различают мины удар-
ные и обсервационные: первые автоматически взры-
вают при ударе неприятельского судна, вторые связаны с эле-
ктрической батареей, от которой в подходящий момент взрыв
может быть произведен замыканием тока с берега. В настоящее
время отдается предпочтение электрическим контакт-
ным м ис а м, которые, так же как ударные мины, действуют
при непосредственном соприкосновении, но лишь тогда, когда
предварительно будет замкнута электрическая цепь с наблюда-
тельного 'пункта. Благодаря этому возможен безопасный выход
собственного флота, в Случае же появления кораблей против-
ника все минное поле приводится в боевое положение.
Численно наиболее распространенная якорная мина
бывает различной формы. Германская якорная мина ib противо-
положность английской сферической мине имеет яйцевидный
корпус, склепанный из котельного железа; -мина удерживается
на месте якорем и при установке сбрасывается .вместе с ним
с кормы в воду (новый французский корабль для установки
мим может сразу взять на борт 32 мины). В то время как якорь
опускается на дно, сама мина, отделившись от якоря, посте-
пенно всплывает и автоматически устанавливается ‘на 3—4 м
ниже уровня воды; через некоторое время она автоматически
окончательно приводится в боевое положение. Длина якорных
цепей таких пловучих мин в настоящее время достигает
100 ж, так что обозначаемую на ‘морских картах линию
604
Артиллерийские снаряды, бомбы и мины
Рис. 293. Английская якор-
ная мина, прибитая к бе-
регам Северного моря,
подготовленная к взрыву
(патроны слева)
Рис. 294. Германская
морская мина, плавающая
с якорем
Рис. 295. Гигантский столб воды, под-
нятый взрывом морской мины.
Артиллерийские снаряды, бомбы и мины 605
100-м глубины можно рассматривать как зону для установки
якорных мин.
В морских минах применяется остроумный способ воспламе-
нения. На верхней сферической части корпуса мины установлено
5 стеклянных трубочек с серной кислотой, закрытых свинцо-
выми колпаками. При ударе судна о корпус мины свинцовый кол-
пак сминается, трубка ломается, и серная кислота выливается на
сухой элемент, вследствие чего цепь электрического тока, в ко-
торую включен запал, замыкается, и происходит взрыв. Разрыв-
ной заряд взрывчатого вещества в якорных минах колеблется
от 100 до 300 кг.
У заградительных мин разрывной заряд ограничен некото-
рым пределом; игнорирование этого предела могло бы повлечь
за собою передачу детонации через влияние соседним минам, и
в минном заграждении образовался бы свободный проход.
ГЛАВА ДВАДЦАТЬ ВТОРАЯ
ГРАНДИОЗНЫЕ ВЗРЫВЫ И КАТАСТРОФЫ
ОТ ВЗРЫВОВ
Один из самых колоссальных взрывов был произведен
10 октября 1885 г. у входа в Нью-Йоркскую гавань. Под дей-
ствием трех раздельных ударов, напоминающих толчки при
землетрясении, в обширной зоне вокруг места взрыва произо-
шло сотрясение почвы; на площади 400 X 250 м на высоту 60 м
поднялся столб морской воды, выбрасывавший в воздух пену,
ярко окрашенную газообразными продуктами взрыва. Этот ги-
гантский гейзер возник в результате взрыва огромной подвод-
ной скалы, так называемый Флуд Рок (рифа Hell Gate — Ад-
Рис. 296. Подготовка к взрыванию рифа Флуд-Рок в Нью-Йоркской гавани
ских Ворот); большая часть этой скалы располагалась ниже
уровня воды. Эта скала представляла собою гнейсовую массу,
пронизанную кварцевыми жилами; силою неслыханно большого
заряда взрывчатого вещества эта скала была снесена, и таким
образом было устранено препятствие, затруднявшее судо-
ходство.
Сначала в скале были проложены две шахты глубиною 20 ж,
которые выходили на поверхность вс^ды, а затем вся скалистая
масса была пройдена сетью штолен общей длиной 6600 м и ши-
риною 3,5 м, причем было вынуто до 60 000 лг3 породы. Самая
большая галлерея была длиной 360 т; толщина сводов, подле-
жавших взрыву, колебалась от 3 до 6 м. Как в сводах, так и
в стенках штолен было заложено в общей сложности 13 280 бу-
Грандиозные взрывы и катастрофы от взрывов
607
ровых скважин глубиною 2,7 м и диаметром 12 см, заряженных
патронами рекарока, которые для герметичности запа-
ивались в медные гильзы; предварительно вкладывался патрон
динамита с электрозапалом, соединенным с общей сетью вос-
пламенения. Количество израсходованных взрывчатых веществ
составило 169 000 кг рекарока и 19 050 кг гурдинамита. Воспла-
менение было произведено .после частичного затопления штолен
водою; хотя все заряды и взорвались одновременно, получились
три отдельных сотрясения соответственно трем различным сре-
дам (вода, воздух и земля), в которых удар взрыва распростра-
няется с неодинаковой скоростью.
Взорванная масса скалы составляла 180 000 /и3, а расходы
исчислялись цифрою 5% млн. франков.
Одним из необыкновенно эффектных взрывов, несомненно
случайного происхождения, был взрыв центрального
динамитного склада на постройке железной до-
роги на Юнгфрау. В одном из смежных с туннелем мест,
расположенном на высоте 2695 м, помещалось 30 000 кг грему-
чего студня. В понедельник 15 ноября 1908 г., приблизительно
в 10 ч. 30 м., в горах раздалось неслыханно громкое эхо; жители
соседних долин испуганно выбежали из своих домов, как если
бы произошло землетрясение.
Колоссальные клубы дыма вздымались высоко в небо, как бы
из глубины горы Эйгер. Взрыв разрушил до основания стену
толщиною 20 м, и тем дал выход е воздух газам. С гор ползли
лавины. Сооружения на расположенной выше станции Эйгер-
ского глетчера буквально поднялись в воздух. В Ериндельвальде,
расположенном на 1500 м ниже, лопнули стекла витрин толщи-
ною 8 мм. На противоположной стороне Эйгера, в Мюррене,
отстоящем на 9,5 км, ощущались два быстро следовавших один
за другим удара, вызвавших сотрясение почвы; жители решили,
что обрушилась расположенная рядом крутая отвесная скала
высотою 400 м (Allmendhubel). Грохот и сотрясение наблюда-
лись необыковенно далеко: в Линдауг, на Боденском озере,
ощущалось колебание почвы, и одновременно из .недр земли
слышался как бы глухой гул. Уличные фонари дребезжали;
в некоторых домах сами собою открылись двери. В располо-
женной же по соседству к месту взрыва северной части Швейца-
рии явления звука не было; здесь была «нейтральная зона ти-
шины». Причина взрыва (вероятно в результате, перегрева эле-
ктрической печки) осталась невыясненной. До настоящего вре-
мени нигде еще ни разу не имело места столь бризантное и кон-
центрированное развитие энергии.
* s. * ф
1 По воздушной .тинни около 180 км. Прим. ред.
60is
Грандиозные взрывы и катастрофы от взрыва
Взрыв мины англичанами в Витчете (Wytschaete) является ве-
личайшим взрывом, осуществленным во время мировой войны:
по своим внешним проявлениям он представлял еще более захва-
тывающую картину, чем описанный выше взрыв, и походил на
действие сил природы. 7 июня 1917 г. были одновременно взо-
рваны германские позиции, минированные значительно ниже
уровня грунтовых вод, на глубине 50—60 м (460 т взрывчатых
веществ в 19 штольнях). Сотрясение походило на землетрясе-
ние; фронт был окутан гигантской черной стеной облаков дыма
и пыли; оставленные германские позиции были засыпаны или
провалились в образовавшиеся пропасти. Воронки имени в сред-
нем диаметр 60—80 м, а некоторые достигали даже 90—100 м.
Приняв диаметр воронки равным 80 м, а глубину 30 м, получим,
что количество выброшенной земли составляло 50 200 м3, или
85 000 т, что соответствует не менее 8500 товарных вагонов, счи-
тая по 10 т на вагой.
* *
*
Одним из самых красноречивых доказательств передачи
взрыва на расстоянии была ужасная катастрофа в га-
вани Галифакс (в Канаде). Утром 7 декабря 1917 г., около 9 час.,
французский транспорт «Монблан» с грузом боевых припасов,
шедший из Нью-Йорка, столкнулся при входе в бухту с напра-
влявшимся навстречу ему бельгийским продовольственным транс-
портом «Има». «Монблан», имевший водоизмещение 3121 т и
шедший с полным грузом, получил удар в носовую часть; запасы
бензина, расположенные в переднем трюме, разлились по судну
и воспламенились. В то время как команда всеми средствами
пыталась побороть огонь, транспорт приблизился к набережной.
Между тем горящий бензин попал в топки. Команда потеряла
надежду справиться с бедствием и, будучи уверена в том, что
всякая дальнейшая борьба бесполезна, оставила горящее судно.
Через 17 мин. после столкновения последовал взрыв, напоми-
навший извержение вулкана; часть города Ричмонд, располо-
женная амфитеатром по берегу моря, была сравнена с землею;
взрывом было на месте убито 5000 и ранено 10 000 чел. Убытки
исчислялись сотнями миллионов франков.
Действие взрыва на расстоянии было исключительное. В 7 км
от бухты телеграфист был убит ударом о стену. В 10 км север-
нее города была разрушена колония индейцев, и многие из них
были погребены под развалинами. Даже на расстоянии 100 км (?)
были выбиты оконные стекла.
Твердые продукты взрыва поднялись в виде исполинского
облака сажи, отдельные части которого, зловеще сплетаясь
между собою, долгое время носились в воздухе над местностью
’ как символ ужаса.
Грандиозные взрывы и катастрофы от взрывов 609
Рнс. 297. Разрушения, произведенные катастрофическим взрывом в Оппау
(с птичьего полета).
39. Зак. 3171. Штетбахер.
610 Грандиозные взрывы и катастрофы от взрывов
21 сентября1 1921 г. в Оппау подрывы, производившиеся
в складе искусственного удобрения (смесь нитрата и сульфата
аммония), вызвали величайший взрыв, подобный извержению
вулкана. На том месте, где хранились 4500 т соли, зиял кратер
длиною 165 м, шириною 96 м и глубиною 18,5 м. При этом было
убито 509 чел., и 1917 жителей окружающей местности постра-
дали более или менее тяжело. Хотя концентрация энергии со-
ставляла-только приблизительно V« ее при взрыве динамита на
Юнгфрау, но весовое количество взорвавшегося продукта было
раз в 150 больше. Возникшие взрывные волны достигли самых
высоких слоев воздуха, и оттуда как бы с неба распространились
на далекие расстояния. В 360 кл, в горной долине Энгадина,
исполинский взрыв был воспринят, как звуковая волна.
1 В оригинале ошибочно указана дата — 21 мая. Прим. ред.
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
Автоматические пушки 320
Азид натрия 480
— ртути 41, 483
— свинца 481
----непрерывный способ произ-
водства 483
— серебра 483
Азнды 479
Азот, двуокись 268
— иодистый 26
— окислы, отщепление 214
— сернистый 26, 487
— содержание в вв (табл.) 48, 49
----в нитроклетчатке 192, 193
— хлористый 26
Азотистоводородная кислота 479
Азотная кислота 52, 53, 172, 173
---- высококонцентрированная 182
----таблица удельных весов 175
Акар дит 288
Активный уголь 281
Альдорфит 342, 435, 436
Алюминий 184
Аматол 445
Аммиачная ‘селитра 427
----вещества, заменяющие ее 431
Аммиачноселитренные вв 30, 426
----для военных целей 444, 445
---- производство 431
---- свойства 439
---- состав 445
Аммоналы 443
Аммонжелатнна 348, 351, 443, 567
Аммонжелатнндинамиты 30
Аммоний азотнокислый 427
Аммонийные соли, взрывчатые свой-
ства (табл.) 430
Аммонит I 358
Аммонпентринит 245
Анализ продуктов взрыва некото-
рых вв 120
Ангидроэннеагептитпентанитрат 259
Анизол 371
Анилин 371
Антигризутность 30
— опытный штрек для испытаний
на 360
Антигризутные вв 352
----состав (табл.) 364
Аппарат для промывки нитропро-
дуктов 384
— для сульфирования 418
Аппараты минные 601
Армстронга смесь 449 J
Артиллерия зенитная 595
Атомарная диссоциация 119
Ацетилен 50
— жидкий 43
Ацетиленистое серебро 488
Ацетиленово-кислородная смесь 50
Ацетон 257, 274, 282
Байера способ рекуперации 281
Балистит 35, 273, 283, 284
Барабаны полировочные 161
Бегунная лепешка 159
Бегуны 159
Безгильзовая пуля Людорфа 310
Безопасность в отношении руднич-
ного газа 357
------ — угольной пыли 357
— при стрельбе 397
Безопасные вв 426
----характеристики (табл.) 357
— капсюли-детонаторы 504
Бензоила перекись 489
Бензол 367, 368
Бензолгексакарбоновая кислота 56
Бензолтрнозоннд 56
Бергмана и Юнка проба 214
Бикфордов шнур 519
Боббинит 170
Бомбы 577
— авиационные 585
— действие 45, 592
— зажигательные 585
----фосфорные 589
— термитные 585
— торпедные 593
— тротиловые 592
— фугасные 590
— электронные 588
Бризантность 44, 272
— величины 85
89*
612
Предметный, указатель
Бризантность давление 83, 84
— определение понятия 83
— 'падение 336
— термическая 444
— уменьшение 347
Бронебойные пули 311
— < снаряды 577
Буровые машины 554
Вазелин 288
Вакуум-сушильный шкаф 280
------- для гремучей ртути 482
Вакуум-сушка 280
Валка деревьев 563
Валуны, удаление 564
Вальцы для желатинизации 283
— для зернения 161
Взрыв, продукты 166
— разрежения 69
— температура 134 сл.
— теплота 125 сл.
— явление Ill
— в Галифаксе 608
— в Гренгесберге 349
— в Киеве 415
— в Корнсбруке 412
— в Курьере 355
— в Оппау 428, 610
— на постройке ж. д. па Юнгфрау
607
— в Сантандере 328
— в Сант-Эллене 448
Взрыватель с замедлением 588
— ударный 580
Взрывная проба под водой 632
Взры-вные работы 545
Взрывчатые вещества, классифика-
ция 41, 42, 43
— — общая характеристика 41 сл.
---основные свойства и действие
43 сл.
—--пламя 101, 108 сл., 358
---пределы развития силы и
энергетические возможности 47 сл.
— — в лесном хозяйстве 562
---в сельском хозяйстве 562
---способы испытания 523
— — теория 67 сл.
— — уничтожение 542
---Фавье 31, 426, 439
---характеристика важнейших
(табл.) 146, 147
Взрывы вв 19, 20, 80, 290, 328, 521,
561, 606
---(несчастные случаи) 344, 349,
381, 397, 398, 436, 606
---на открытом воздухе 80
— камуфлетные 551
— подводные 570
— С пустотами 547
Взрывы рудничного газа 352
— угольной пыли 354
Вендерит 100
Вероятность попадания 322
Веттер детонит 358
Веттердинамиты 31
Винтовки швейцарские 301
Влияние 79
Водородные ионы, концентрация 216
Водяной газ, равновесие 121
Волна взрывная 90
— ударная 90
Волоснметр Себера 304
Воронка нормальной мины 559
Воспламенение кумулятивное 83
— способы 81
— температура 539
— фрикционное 498
Воспламенитель 521
Выбрасывание пламени при откры-
вании затвора 305
Вычисление объема газообразных
продуктов 111
Вязкость растворов нитроклет-
чатки 218
Газообразные продукты взрыва, да-
вление 1.13
Галондопронзводные углеводородов
' 467
Гамзнт 349
Гексаметилентетрамин 264
Гексаметнлентрнпер оксиддиамин 56,
489
Гексанитродифенил 425
Гексаннтродифениламнн 39, 422
Гексаннтродифеннламннтринитрото-
луоловые смеси 598
Гексанитродифенилоксид 425
Гексанитродифенилсульфид 425
Гексанитродифеннлсульфон 425
Гексанитросульфобензнд 425
Гексанитроэтан 299
Гексил 39, 422
Гексоген 264, 505, 512
Гексоннт 267, 599
Гелигниты 339
Германские военные пороха (табл.)
300
Гесса проба 529
Гидравлические пресса 160, 503, 511
Гидразин, нитрат 431
Гидроцеллюлоза 189
Гликоль 249, 250
Гликольмононнтрат 253
Глицерин 221
— динамитный 221, 222
Глицерннмононнтрат 247
Глнцерннтринитрат 220
Глоноин 243
Предметный указатель
613
Глушение рыбы 568
Голландер для измельчения 207
Горные взрывные работы 549
Граната бронебойная 87
— картечного действия 582
— полевая 398
— ружейная 312, 597
----французская 312
— ручная 595 сл.
— снаряженная тринитротолуолом
400
Грандиозные взрывы 80, 290, 328,
621, 561, 606
Гремучая кислота 478
— ртуть 25, 469
----алкогольно-азотнокислын про-
цесс получения 470
---— производство 471
---- свойства 473
Гремучее золото 24, 478
— серебро 25, 26, 475
---- Бертолле 478
Гремучертутные капсюли-детонато-
ры 29, 502
Гремучертутный детонирующий
шнур 519, 520
Гремучий студень 30, 32, 53, 65, 131,
328, 512
—- — военный 338
---- применение 337
---- свойства 332
----температура взрыва 137
----— труднозамерзающий 338
Грнзутин 31
Гуанидин, перхлорат 431
Гуанилнитрозамнногуаннлтетрацен
492
Гурдинамнт*29, 100, 325, 358
Давление взрыва 113, 116
----различных вв (табл.) 118
— газообразных продуктов, макси-
мальное 114
— с поправкой 143, 144
— среднее 72
— удельное 113
Дальность стрельбы 75
Дезинтегратор 433
Деннтрационная установка 181, 183
Денитрация 181
Детонаторы 420, 510
Детонация, передача 78
— скорость 44, 89, 99, 102 сл.
----определение по Дотри шу 95
— ускорение 259
— ускорители 347
Дефлаграция, переход в детонацию
89
Диазосоединення 63
Диглнкольдинитрат 285
Днглнцернн 249
Диметиланилин 371
Динамит 28, 325
— американский 339
— безопасный 348
— важнейшие свойства (табл.) 350
— общее описание производства 326
— стандартный 534
— старение 64
— торговые сорта (табл.) 341
— трудно замерзающий 348
— устройство завода 327
Дннаммон 441
Динамо 509
Динамоэлектрический аппарат Ша-
флера 509
Диннтроацетин 248
Динитробензол 373
Дннитроглнколь 249
Диннтроглнцернн 246
Диннтродифеннламин 423
Диннтронафталнн 403
- Дннитротолуол 282, 349, 376
Днннтрофенол 406
Диннтрохлорбензол 373
Диннтрохлоргндрнн 247, 443
Диннтрохлоргидрнновые вв 348,351
Дипентаэрнтрнт 255
Дипентаэрнтрнтгексаннтрат 258
Дипикрнламин 422
Диссоциация 119
Дистанционная трубка 583
Дифениламин 287
Диэтиленглнколь 251
Днэтнленгликольдиннтрат 353
Добавка порошкообразная 340
Донарит 435, 436, 443
Дренажные канавы, прорытие 566
Дульная энергия 304
Дульное пламя 306
Дум-дум пули 308
Желатиндинамит 389
— патронирование 331, 345
— свойства 346
Желатнннзатор 273
Желатинизация 273, 277
— проба на 329
Желатннпентрннит 347
— < военный 338
Желатннтельзнт 349
Желатиншеддит 451
Живость пороха 74, 292
Жидкий воздух 459
Забойка 545, 546
Зажигательные бомбы 585
— пули и снаряды 311
Зажнгателньый состав 499
614
Предметный указатель
Запалы с мостиком накаливания 507
— щелевые 507.
Заряды врубовые 554
— инициирующие 510
— картузные 316
— отдельные, взрывание 561
— открытое расположение 547
— предельные 363, 485
— промежуточные 510
— пустотелые 86
— стандартные 534
Звук взрыва снаряда 315
— выстрела 315
Зенитные орудия 320, 595
Зернение пороха 160
Золото гремучее 478
Зоны мокрые 362
Импульс начальный 77
Индикатор давления Румпфа 301
— искровой Сименса 92
Инициирующие вв 469, 487
Иодкрахмальная бумажка, пригото-
вление 212
----проба 213, 293
Ионизация 119
Испытание на копре 536
Кагюцнт 170
Кадмий, фульминат 478
Калий, перхлорат 340, 449
— хлорат 25, 447
Калориметрическая бомба 132
Калория 127, 128
Камуфлеты 560
Камфора 282
Капсюли-воспламенители 494
— — зажигательная способность497
----для ружейных патронов 496
— — для снарядов 498
— детонаторы 501
----азндопентрнтовые 505
— — азидотетриловые 505
— — безопасные 504
----инициирующая способность
512
----№ 8 тетриловые 506
Капсюльный завод, схема 500
Карбен 138, 458
Карбониты 31
Кардокс 365
Касторовое масло 447
Катастрофические взрывы 19, 20,
606
Катастрофы в результате разложе-
ния пороха 291
Кизельгур 29, 325, 326
Кислород жидкий 50, 459
Кислородный баланс 61
— — важнейших вв 48, 49
Кислотная смесь 228
Кислоты отработанные 178
— перекачивание 179
— применяемые для нитрации 172
— ядовитость 176
Клетчатка 188
Коволюм 54
— определение понятия 114, 115
Коллодий 34
Коллодионный хлопок 33, 193
Конденсационная установка 281
Константа равновесия 121
Копер, испытание на 536
— тяжелый 538
Кордит 274, 283, 286
Корчевание пней 563
Коэфнциент передачи 79
— полезного действия взрыва 149
— работоспособности некоторых вв
(табл.) 528
----определение по французскому
методу 527
Крезнлнт 37, 415
Крезол 371
Крезольный способ рекуперации
растворителя 281
Крепость оболочки, влияние на ско-
рость детонации 100
Кристаллизаторы для тринитро-
толуола 389, 390
Крушина 153
Ксилол 367, 370
Купрен 458
Лаверы промывные 208
Лед, подрывы 567
Лиддит 413
Линтер 190
Магнето 509
Магний 443
Малокалиберные автоматические
орудия 320
Маннит 261
Масло легкое 367
Мастерская для приготовления по-
рошкообразной добавки 343
Материалы для аппаратуры 184
Машина для патронирования 437
Маятник балнстнческнй 533, 534
----величины отклонений 535
----- отклонение 534
Мелинит 413
Мелинитовый шнур 519
Мельницы 433
— Бурма 152
— шаровые 156
— Эксцельснор 483
Металлы для аппаратуры 184
Метан 124, 352
Предметные указатель
615
Метантолуоловая смесь 59
Метательные средства 44, 69, 295
— • — большой мощности 295
Метеоры 315
Метнлвиолетовая проба 293
Метнлннтрат 253
Метнлперхлорат 264
Мешалки 331, 434
— • вертикальные 331, 344
Мешка кислот 177, 205
Минные аппараты 601
Минометы 597
Мины 577
— вв для снаряжения 424
— воронки 559
— действие 558
—• камерные 553, 559
----взрывы 560
— контактные электрические 603
— морские 603
— обсервационные 603
— ударные 603
— якорные 603, 604
Монахит 402
Моногидрат 174
Мононнтронафталнн 402
Монохлоргидрин 247
Мортнра 42-см 581
Мортирка балистическан 534
— для испытания антигрнзутных вв
363
Мочевина 307
— нитрат 431
Нагрузка поперечная 303
Насосы центробежные термиснли-
довые 180
Настильность 303
Насыпной прибор для снарнженни
капсюлей 503
Натрий, азид 480
— металлический 589
— нитрид 480
— перхлорат 449
— углекислый 307
— фульминат 478
— хлорат 447
Натрнйннтрометан 469
Нафталин 368, 370
Непрерывная нитрация пентаэри-
трита 257
Непрерывный способ получения
азида свинца 483
Нержавеющая сталь 184
Нитрат аммония, разложение 430
Нитратор 229, 373, 374, 380, 383,418
Нитраты целлюлозы 193
Нитрация 172 сл., 228
— по американскому способу 200
— в горшках, старый способ 197
Нитрации по способу Томсона 203
— в центрофуге 198
Нитроацетнлцеллюлоза 274
Ннтробензойные кислоты 382
Нитробензол 371
Ннтроглнколь 65, 252, 349
Нитроглицерин 27 сл., 51, 220
— взрывчатые свойства 243
— выхода 224
— изомеры 64
— непрерывный процесс производ-
ства 235
— нитрация 228, 237
— очистка сточных вод 235
— получение 222
— производство 226
— промывка 232, 238
— требования, предъявляемые к 240
— физиологическое действие 242
— физические и химические свой-
ства 240
— фильтрация 233
Нитроглицериновые вв 325
— пороха 273, 274, 283
— — результаты испытаний (табл.)
294
Нитрогуанндин 307, 431
Нитродиазобепзолперхлорат 488
Ннтрожелатиндииамнт 348
Нитрозные газы, отравление ими
177
Нитронзобутнлглнцерннтрнннтрат
249
Нитроклетчатка 187, 192 сл.
— вязкость растворов 218
— исследование 210
— обезвоживание 209
— • плесневение 209
- — промывка 206
— свойства 217
— теории образования 192
— химическая стойкость, испытание
212
Нитрокрахмал 263
Нитрокснлол 401
Нитроманнит 27, 261
Нитромочевина 431
Нитронафталин 402
Нитропентаэритрит 77
Нитропентаэрнтритовый детонирую-
щий шнур 520
Ннтросахар 263
Ннтросоединення алифатические, по-
теря энергии прн образовании
(табл.) 52
— ароматические 60, 367
--- потеря энергии при образо-
вании (табл.) 52
л-Нитротетрнл 419
Нитротолуол 376
bib
Предметный указатель
Нитрофеннлдиазоннй хлорнокислый
488
Нитрофенол 405
Нитрохлорин 351
Ннтроэтнлннтрат 253
Нитрующая смесь 228
Обермюллера проба 215
Обезвреживание боевых припасов
544
Обжатие, аппарат Каста для пробы .
на 531
— зависимость от скорости дето-
нации и плотности заряжания
(табл.) 530
— проба 529
— таблица Цшокке 532
Оболочки 318
Обрушения 549
Озониды 56
Оксиликвитные вв 40, 59, 138, 457,
561
---взрывчатое действие 462
— (патроны Вебера 466
--- сухие 465
— смеси, характеристики (табл.) 461
Окснпнкрнновая кислота 415
Оксицеллюлоза 189
Олеум 174
Ортоннтротолуол 348
Оружие ручное огнестрельное, ба-
лнстнческое развитие (табл.) 301
Осветительные пули и снаряды 311
Панкластит 31, 268
Парафинирование 438
Патрон боевик 545
— ружейный германский 316
Патронирование 436 сл.
Патроны 545
— оксиликвитные Вебера 466
---сухие 465
— открыто уложенные, взрывы 564
— подрывные 597
— унитарные 316
Пентаннтрофеннлметилннтрамнн 62
Пентанитрофенол 414
Пентаэритрит 254 сл.
— непрерывная нитрация 257
Пентаэрнтриттетраннтрат 40
— вычисление температуры взрыва
140
Пентрнннт 46, 53, 244, 254, 259, 267, ч
334, 336, 347, 564, 569, 594, 599
Пентрит 254, 512
— флегматнзнрованный 511
Пераммон 59, 456, 594
Перекиси 64
— органические 489
Перекись водорода, основа для вв
467
Перекристаллизация 388
Пертит 413, 445, 454
Перхлорат аммония 449, 456
— диазония 63
— калия 340, 449
— монохлоргндрнна 264
— натрия 449
Перхлоратные вв 454
Перхлораты 449
Петрокластит 170
pH, определение 293
Пикрамид 416
Пикрат аммония 411
— калия 411
— нитрона 413
— свинца 412, 508
Пикраты 412
Пякрнлсульфид 425
Пикрилхлорнд 375
ПшСрнновая кислота 25, 407
---применение 413
---продукты взрыва (табл.) 123
--- свойства 411
Пироксилин 32, 33, 187, 192 сл., 273
— прессованный 33, 216
— -производство 197
Пламя взрыва 39, 46, 135, 139
---величина и продолжитель-
ность 101, 108 сл.
— — фотографии 108, 109
---фотографирование 101, 356
— вторичное 358
— дульное 306
— последующее 109
— -продолжительность для отдель-
ных вв 111
Планетарная мешалка 344
Плотность аммиачноселитренных
вв 439
— • заряжания 115
— и скорость детонации 98
Пневматическое действие 309
Поверхности, обработка 281
Повышение температуры скачко-
образное 418
Подводные взрывы 570
Подрывы по методу Негсо 559
ПолиглнЦерины 222
Порох аммначноселитренный 295
—- балистическнй баланс 304
— бездымный 34, 273
---испытание на стойкость 292
--- фабрикации 156
— -бурый, призматический 162
— В 276, 287
— Дымный (черный) 21 сл., 150
-----продукты разложения 166
-----свойства 163 сл.
Предметный, указатель
617
Порох дымный, скорость взрыва
166
--- сортировка 162
---сушка 162
—идеальный 71
Порох кубический 284
— минный 168
— нитроглицериновый 273, 274,283
---состав 296, 297
— нормальный 70
— охотничий 167
— пироксилиновый 273
---изготовление 274 сл.
---состав (табл.) 296, 297
— пластинчатый 284
— полировка 161
— прессованный 162
— сверхмощный 71
— для снаряжения средств воспла-
менения 168
— трубочный 169, 286
— фабрикация 156
— хранение 292
— Шульце 191
Предельное состояние Билля 208
Пресс коленчато-рычажный 504
— со сборкой 503
Пресса гидравлические 160, 503, 511
Прессование порохового состава
160
Проба Бергмана и Юнка 214
— «гвоздем» 513
— Гесса 529
— на желатинизацию 329
— метнлвиолетовая 293
— Обермюллера 215
— по обжатию 529
— «песочная» 514
— в посеребренном сосуде 293
— на пробивание 523
Проба на свинцовых пластинах
513
------- цилиндрах 513
— на стойкость при хранении 216
— Трауцля 524
— на трение 535, 536, 542
— Эбля 33, 212
Пробковая мука 460
Продукты взрыва пикриновой кис-
лоты (табл.) 123
Промывка нитроклетчатки 206
Промывной аппарат для тринитро-
толуола 386
Просенванне 436
Прострелы 551
— безопасность в отношении 594
Пули и их действие 308
— дум-дум 308
— осветительные 311
— ружейные, разрывные 310
Пушки автоматические 320
— 2-с.« Эрлнкон 584
Пыль минеральная 362
Работоспособность 148
Раздробление снаряда 318
Разрыв пули, процесс 313, 314
Разрывная пули 309
Разрывы преждевременные 397
Разрыхление почвы 565, 566
Ракета 75, 76
Рассеивание искр 93
Растворители, ректификация 391
Расход боевых припасов 324
Расширение в свинцовом цилиндре
(табл.) 526
Регенерация кислот 181 сл.
Резка пороха 279
Рекарок 446, 607
Ректификационный аппарат 392
Рекуперация растворителей 28Г
Рельсы 334, 348
Ртуть, азид 483
Рудничный газ 352
Ружейные капсюли-воспламенители
496
Рыболовство, применение вв 568
Сажа, 458, 460
— выделение 54
Самострелы 566
Сверхдальнобойное орудие 318
Сейсмографическая запись 88
Селитра калиевая 152
Селитры взрывчатые 170
Сепараторы непрерывного дей-
ствия 382
Сера 155
Серебро, азид 483
— гремучее 475
Серная кислота 173, 174
------- «английская» 174, 176
----высококонцентрированная 182
----дымящая 174
----таблица удельных весов 175
Сернистый азот 26, 487
Сероуглерод, смесь с двуокисью
азота 268
Снльновзрывчатые вв 42
----характеристики (табл.) 476
Смола каменноугольная 367
Снаряд орудия сверхдальней
стрельбы 73, 320
Снаряд-ракета 76
Снаряд универсальный 38, 317
Снаряды артиллерийские 577
----расход 585
— бомбомегные 595
— бризантные 579
— бронебойные 577
618
Предметный указатель
Снаряды н нх действие 308
— минометные 595, 597
— с наконечником 577
— осветительные 311
— • универсальные 75-лл 583
— • фугасные 579
Сольвентнафта 370
Сопротивление физическое 548
Сотрясения почвы посредством
взрывов 88
Сражение прн Скагерраке 322, 578,
602
Стабилизаторы 287
Стабилизация нитроклетчатки 206
Сталь нержавеющая 184
— V2A 387
Стандартный заряд 534
Стойкость, испытание на 292
Столб водяной при взрыве 533,571,
574, 575, 604
Стрельба по вв 542
Строительные материалы, получе-
ние 553
Сурьма трехсерннстая 495
Сушильная установка 432
Тальк, смесь с тринитротолуолом
515
Температура взрыва 134 сл.
---вычисление 135
— вспышки 539
— пламени, средства понижающие
307
Теиерес 415, 486
Тепловой эффект 67
Теплоемкость молекулярная 135
— средняя 135
Теплота взрыва 125 сл.
--- при постоянном давлении и
объеме, вычисление 127, 129 сл.
— образования 126 сл.
Теплоты образования (табл.) 53
Термнснлнд 185
Термнснлндовые центробежные на-
сосы 180
Термит 586
Термитные бомбы 585
Термохимические основы важней-
ших вв 51 сл.
Террнт 99
Тетранитроаннзол 414
Тетранитроанилин 61, 420
Тетранитробензол 375
Тетранитродиглнцернн 248
Тетраннтродифеннламнн 423
Тетранитрометан 271, 381
Тетранитрометановая взрывчатая
смесь 272, 512
Тетранитрометантолуоловая смесь
53, 65, 138
Тетраннтрометиланнлнн 39, 61, 63,
416, 512, см. также тетрил
Тетраннтронафталнн 405
Тетраннтротолуол 400
Тетранитрофеннлметилнитрамин 419
Тетранитрофенол 414
Тетрацен 492
Тетрил 39, 61, 63, 416, 512
Тетрило-тротиловая смесь 598
Толуол 367, 368
Томсона способ нитрации 203, 204
Торпедирование 552, 570
Торпедные бомбы 593
Торпеды 598
— вв для снаряжения 420, 424
— воздушные 597
— действие 533
Трассирующие гранаты для зенит-
ной артиллерии 323
— пули 311
— составы 311
Трауцля проба в свинцовых цилин-
драх 524
Триметнленгликоль 222
Трннитроамннофенол 421
Тринитроаннзол 414
Трнннтроанилнн см. Пнкрамнд
Триннтробензойная кислота 381
Триннтробензол 37, 375
Трнннтрокрезол 415
Триннтроксилол 401, 514
ТрнннтрометафеннлендиамнН 416
Трнннтронафталин 404
Трнннтрорезорцин 415
Триннтрорезорцинат свинца 415,486
Тринитротолуол 37, 116, 117, 442,
583, 584
— применение 400
— промывной аппарат для 386
— свойства 394
— требования, предъявляемые к 398
Тринитротриазидобензол 491
Тринитрофеннлметнлннтрамин 61,63,
416
Трнннтрофеннлэтанолнитраминнн-
трат 420
Триннтрофенол 407, см. также пи-
криновая кислота
Триннтрохлорбензол 375
Тротил 379, см. также тринитрото-
луол
Туннель, прорытие 553
— профиль выработки 558
— расположение шпуров 554
— ход выработки прн прорытнн 556
Углекислота жидкая в качестве вв
365
Уголь древесный 153
Угольная пыль 362 ।
Предметный указатель
619
Ударные составы 494
---для капсюлей-воспламените*
лей (табл.) 496
---некорродирующие 495
Удельное давление 113
Удельный объем 112
Ультрапорох 71
Ультрапули 313
Универсальность заряда 400
Универсальный снаряд 583
Унитарные патроны 316
Уничтожение вв 542
Упругое действие давлении 80
Уретан 282, 288
Ускорители детонации 347
Фавье вв 31, 426, 439
Фенол 368, 370, 407
Фенолдисульфокнслота 410
Фенолсульфокнслота 408
Ферментол 222
Флегматнзнрующие средства 348
Форситы 339
Фосфор 585
— белый 589
Фосфорные зажигательные снаряды
311, 589
Фотографирование пламени 356
Фотография моментальная электри-
ческая 312
Фрикционные трубки '498
Фрикционный состав 499
Фугасное действие 444
Фугасные бомбы 590
Фульминат кадмия 478
— натрия 478
— ртути 473
Характеристическое произведение
148
Хлопок 190
— очистка 190
«— очищенный, требования, предъ-
являемые к 191
Хлорат калия 25, 447
— Иатрня 447
Хлоратные вв 446
--- производство 450
свойства 452-
—* состав (табл.) 453
Хлординнтробензол 423
Хлорная кислота 263, 264 '
Хлорноватая кислота 263, 264
ХроИограф искровой Сименса 304
конденсаторный 304
— Ле-Буланже 92, 304
Меттеганга 92
Целлюлоза древесная 188, 191
— Сульфитная 188
ЦеНтралнт 274, 282, 288
Центробежные насосы 180
Центрофути для нитрации 198
— для обезвоживания 277
Циануртрназид 491
1 (иклотрнметнлентриннтрамиН 77,
264
Чувствительность к детонации 347
— инициирующих вв к трению 536
— к удару (табл.) 43
Шеддиты 342, 446
Шимозе 413
Шнейдернт 404
Шнуры для воспламенения 24, 2(5,
516
------быстро горящие 518
------детонирующие 518
-------— мгновенного действия 518
---— медленно горящие 516
---— обмоточная машина для 517
к-----обыкновенные 516
Шпренгеля вв 31
Шпуры 549 сл.
Шрапнель 582
— бризантная 316, 583
— зажигательная 584
— снаряженная тринитротолуолом
400
Штольня 554
— подошвенная 554
— потолочная 556
Щелочные металлы, основа для вв
467
Эбля проба 33, 212
Экразит 37, 415
Экстрадинамнт 31
Электродетонаторы 506
Электрозапалы 506
— искровые 507
Электрон 589
Электронные бомбы 588
Электроиаленне, преимущества 509
Энергия дульная 304
— количество 148
— превращение 50
— содержание 125
— эквиваленты 149
Эрозия канатов ствола орудий 307
Этерификация целлюлозы, процесс
195
Этиленднамннднннтрат 431
Этнлнитрат 254
Этнлннтрнт 393
Этилперхлорат 264
Эфиры серной кислоты и целлю-
лозы 195
Ютландский морской бой 578
Ядовитость кислот 176
Список замеченных опечаток к книге Штетбахера „Пороха и взрывчатые вещества*
Стр. Строка Напечатано Следует читать
29 10 сверху более интенсивно гремучей ртутью, более интенсивной гремучей ртутью,
50 5 сверху разрушить четверть квар- тала разрушить целый квартал
96 14 снизу лишь с точностью до 0,2 мм даже с точностью до 0,2 мм
217 260 4 снизу 1—2 сверху известные гремучие студни Пентрит С (СН2НО3)4 -|- 4C3H6(NO3)3 = Нитроглицерин = 17СО3 + 14Н2О +8Н, известны гремучие студии Пентрит Нитроглицерин C(CH2NO3)4 4- 4C3Hg(NO3)3 = = 17СО2+ Миге 4-8N2
261 25 снизу тяжелого центрита: тяжелого пентрита:
360 7—8 снизу чнсто-тнвно-теоретнческий чисто теоретический
404 2 сверху с темп. пл. 214° (-часть) с темп. пл. 214° (1 часть)
416 7—8 снизу сноска: 1 Chemie u. Sprengstoffideal (и т. д.) относится к стр. 415 (к 1-й строке снизу)
593 22 сверху сажи стали
Всего замечено 10 опечаток, иа них по вине: редактора—4, корректора—3,
типографии —3.
Зак. 3171.