Понятие и основные характеристики взрыва. Понятие явления взрыва

Впервые задача изучения физической сущности взрыва была поставлена М.В. Ломоносовым. В работе «О природе и рождении селитры», написанной в 1748 г., он дает определение взрыва, как очень быстрого выделения значительного количества энергии и большого объема газов.

Взрывом называется процесс очень быстрого(сверхзвукового) физического или химического перехода вещества или группы веществ изодного состояния в другое, сопровождающееся весьма быстрым переходом потенциальной энергии исходного вещества в кинетическую энергию, способную совершать механическую работу.

Явление взрыва в таких его проявлениях, как грозовой разряд, извержение вулкана известно человечеству с незапамятных времен. Несколько позднее люди научились изготовлять взрывчатые составы и использовать взрыв в своих целях. Однако для формирования правильного представления о сущности явления, именуемого взрывом, потребовались значительные успехи в развитии естественных наук.

Характерным признаком взрыва является крайне быстрое появление или, точнее, проявление действия давления, как правило, очень большого.

По характеру процесса протекания взрывов их принято классифицировать на:

ФИЗИЧЕСКИЕ – при которых только происходит физическое преобразование вещества (беспламенное взрывание помощью жидкой углекислоты и сжатого воздуха, взрывы паровых котлов, баллоны со сжиженным газом, электрические разряды) т.е.при физическом взрыве энергия выделяется в результате физического процесса.

Физический взрыв находит применение в угледобывающей промышленности в виде патронов аэрдокс , в которых для разрушения среды используют энергию сжатого воздуха.

ХИМИЧЕСКИЕ – при которых происходит чрезвычайно быстрые изменения химического состава веществ, участвующих в реакции с выделением тепла и газов (взрыв метана, угольной пыли, ВВ).

При химическом взрыве энергия выделяется в результате быстрой химической реакции. Этому типу взрыва можно дать следующее определение: взрывом называется быстрое химическое превращение взрывчатого вещества, протекающее с выделением тепла и образованием газов.

Из этого определения вытекают четыре основных условия, которым должна удовлетворять химическая реакция для того, чтобы она могла протекать в форме взрыва:

· экзотермичность (выделение тепла),

· образование газов,

· большая скорость реакции,

· способность к самораспространению.

Если хотя бы одно из этих условий не выполняется - взрыва не произойдет.

Химическое превращение взрывчатых веществ и смесей может протекать в различных формах, основными из которых являются:

· медленное химическое превращение (разложение вещества);

· горение;

· детонация.

При медленном химическом превращении реакция разложения протекает одновременно во всем объеме вещества, находящимся при одинаковой температуре, практически равной температуре окружающей среды. Скорость реакции соответствует этой температуре и во всех точках масса ВВ одинакова. При нагревании ВВ его температура возрастает не только за счет внешнего нагрева, но и за счет тепла, выделяющегося при химической реакции разложения. При определенных условиях эта реакция может стать самоускоряющейся, в результате чего ВВ быстро превратится в сжатые газы почти одновременно по всему объему. Произойдет тепловой взрыв ВВ, который может служить примером гомогенного (однородного) взрыва. Однако практически гомогенный взрыв неосуществим из-за неравномерного теплоотвода из ВВ, так как в веществе всегда имеет место возникновение одного или нескольких очагов горения, из которых горение затем распространяется на остальную массу ВВ.

Основой современной взрывной техники является использование самораспространяющегося взрывчатого превращения. При этой форме взрыва химическое превращение, начавшееся в какой-либо точке заряда, самопроизвольно распространяется до его границ. Способность химической реакции в самораспространению, является, характерной особенностью этой формы взрыва.

Самораспространяющееся взрывчатое превращение возможно при горении и детонации ВВ. В обоих случаях имеется фронт химического превращения - относительно узкая зона, в которой происходит интенсивная химическая реакция, распространяющаяся по веществу с некоторой скоростью. Впереди этой зоны находится исходное ВВ, позади нее - продукты превращения

Температуры впереди фронта, позади него и в самой зоне химической реакции существенно различаются; имеет место также неравенство давлений и плотности.

Скорость реакции, точнее, линейная скорость перемещения фронта процесса зависит в основном не от начальной температуры вещества, а от количества выделяющейся при реакции энергии, условий передачи ее непрореагировавшему веществу и кинетических характеристик возникающего в нем при этой передаче химического превращения. Так как механизм передачи энергии при горении и детонации различен (при горении тепловая энергия передается за счет теплопроводности, при детонации основную роль играет ударная волна), скорость распространения процесса также различается и при горении не превышает для конденсированных ВВ нескольких сантиметров в секунду, а при детонации составляет километры в секунду.

В соответствии с различием в скорости распространения процесса разрушающее действие при разных формах превращения ВВ существенно отличается.

Медленное превращение только в замкнутом объеме может привести к повышению давления вплоть до разрыва оболочки.

Горение также способно значительно повысить давление лишь в замкнутом или полузамкнутом объеме. Соответственно этот процесс используют в тех случаях, где слишком большое давление нежелательно (ракетные камеры, огнестрельное оружие и т. п.).

ЯДЕРНЫЕ – при которых происходят цепные реакции деления ядер с образованием новых элементов. В настоящее время реализуются два вида выделения атомной энергии при взрыве:

· превращение тяжелых ядер в более легкие (радиоактивный распад и деление атомных ядер урана и плутония);

· образование из легких ядер более тяжелые (синтез атомных ядер).

При взрывных работах в промышленности применяются химические взрывы.

Что такое взрыв? Это процесс мгновенного преобразования состояния при котором выделяется значительное количество тепловой энергии и газов, образующих ударную волну.

Взрывчатые вещества представляют собой соединения, обладающие способностью подвергаться изменениям в физическом и химическом состоянии в результате внешнего воздействия с образованием взрыва.

Классификация типов взрывов

1. Физический - энергия взрыва представляет собой потенциальную энергию сжатого газа или пара. В зависимости от величины внутреннего давления энергии получается взрыв различной мощности. Механическое воздействие взрыва обусловлено действием ударной волны. Обломки оболочки обуславливают дополнительное поражающее действие.

2. Химический - в этом случае взрыв обусловлен практически мгновенным химическим взаимодействием веществ, входящих в состав, с выделением большого количества тепла, а также газов и пара с высокой степенью сжатия. Взрывы подобных типов характерны, к примеру, для пороха. Возникающие в результате химической реакции вещества при нагреве приобретают большое давление. Взрыв пиротехники тоже относится к этому виду.

3. Атомные взрывы представляют собой молниеносные реакции ядерного расщепления или слияния, характеризующиеся огромной мощностью выделяемой энергии, в том числе тепловой. Колоссальная температура в эпицентре взрыва приводит к образованию зоны очень высокого давления. Расширение газа приводит к появлению ударной волны, являющейся причиной механических разрушений.

Понятие и классификация взрывов позволяют правильно действовать в чрезвычайной ситуации.

Тип действия

Отличительные особенности

Взрывы различаются в зависимости от протекающих химических реакций:

Разложение характерно для газообразной среды.
Окислительно-восстановительные процессы подразумевают наличие восстановителя, с которым прореагирует находящийся в воздухе кислород.
Реакция смесей.

К объемным взрывам относят пылевые взрывы, а также взрывы паровых облаков.

Пылевые взрывы

Характерны они для замкнутых запыленных сооружений, таких, как шахты. Опасная концентрация взрывоопасной пыли появляется при проведении механических работ с сыпучими материалами, дающими большое количество пыли. Работа с взрывоопасными веществами предполагает полное знание того, что такое взрыв.

Для каждого типа пыли существует так называемая предельная допустимая концентрация, при превышении которой возникает опасность самопроизвольного взрыва, и измеряется такое количество пыли в граммах на кубометр воздуха. Рассчитанные значения концентрации не являются постоянными величинами и должны корректироваться в зависимости от влажности, температуры и других условий внешней среды.

Особую опасность представляет собой наличие метана. В этом случае существует повышенная вероятность детонации пылевых смесей. Уже пятипроцентное содержание паров метана в воздухе грозит взрывом, за счет чего следует воспламенение пылевого облака и увеличение турбулентности. Возникает положительная обратная связь, приводящая к взрыву большой энергии. Ученых привлекают такие реакции, теория взрыва до сих пор не дает покоя многим.

Безопасность при работе в замкнутом пространстве

При работе в замкнутых помещениях с высоким содержанием пыли в воздухе следует в обязательном порядке придерживаться следующих правил безопасности:

Удаление пыли путем вентиляции;

Борьба с излишней сухостью воздуха;

Разбавление воздушной смеси для снижения концентрации взрывчатых веществ.

Пылевые взрывы характерны не только для шахт, но и для зданий, и зернохранилищ.

Взрывы паровых облаков

Представляют собой реакции молниеносной смены состояния, порождающие образование взрывной волны. Случаются на открытом воздухе, в ограниченном пространстве из-за воспламенения горючего парового облака. Как правило, подобное происходит при утечке

Отказ от работы с горючим газом или паром;

Отказ от источников зажигания, способных вызвать искру;

Избегание замкнутого пространства.

Нужно здраво понимать, что такое взрыв, какую опасность он несет. Несоблюдение правил безопасности и неграмотное использование некоторых предметов приводит к катастрофе.

Взрывы газа

Самые распространенные чрезвычайные происшествиями, при которых происходит взрыв газа, случаются в результате неправильного обращения с газовым оборудованием. Важно своевременное устранение и характерное определение. Что значит взрыв от газа? Происходит он из-за неправильной эксплуатации.

Для того чтобы не допустить подобных взрывов, все газовое оборудование должно проходить регулярный профилактический технический осмотр. Всем жителям частных домовладений, а также многоквартирных домов, рекомендован ежегодный ТО ВДГО.

Для снижения последствий взрыва конструкции помещений, в которых установлено газовое оборудование, делают не капитальными, а, наоборот, облегченными. В случае взрыва не возникает больших повреждений и завалов. Теперь вы представляете, что такое взрыв.

Для того чтобы утечку бытового газа было легче определить, в него добавляют ароматическую добавку этилмеркаптан, что обуславливает характерный запах. При наличии такого запаха в помещении необходимо открыть окна, обеспечив поступление свежего воздуха. После чего следует вызвать газовую службу. В это время лучше не пользоваться электрическими выключателями, способными вызвать искру. Строго запрещается курить!

Взрыв пиротехники тоже может стать угрозой. Склад таких предметов должен быть оборудован в соответствии с нормами. Некачественная продукция может нанести вред человеку, который ею пользуется. Все это стоит непременно учитывать.

Практика показывает, что последствия взрывов криминальной природы многоплановы и нередко катастрофичны (смерть людей и животных, причинение увечий и многочисленных травм потерпевшим, разрушение и полное уничтожение зданий, сооружений, транспортных средств, экосистем и других объектов). К этому нередко добавляются возникающие в результате взрывов пожары и серьезные психические травмы людей. Являясь последствием вызвавшей его причины, взрыв в данном случае играет роль непосредственной причины указанных общественно опасных последствий .

Взрыв характеризуется внезапным образованием большого объема газов в ограниченном пространстве, сопровождается высокой температурой, резким увеличением давления в окружающей среде и мощной звуковой волной. Образование газов и резкий их выход из ограниченного объема является главным признаком взрывов. Взрывы принято классифицировать на: химические, механические и ядерные .

Химический взрыв происходит в результате химической реакции (горения, детонации) быстрого сгорания взрывчатых составов и почти мгновенного образования газов, объем которых во много раз превышает объем самих взрывчатых составов. В результате взрыва его продукты (газы) имеют большую температуру (несколько тысяч градусов) и огромное давление (от единиц до сотен тысяч атмосфер). Принято различать два основных типа химических взрывов: а) взрывы специально изготовленных составов и смесей - ВВ; б) взрывы смешанных с воздухом газов (например, метана, пропан-бутана, ацетилена и др.), а также легко воспламеняющейся, взвешенной в воздухе пыли некоторых твердых материалов (угольная, мучная, табачная, алюминиевая, древесная пыль и т.п.).

Для взрыва ВВ не требуется кислород или воздух. В их состав входят два компонента: а) горючие вещества, содержащие водород, азот, углерод, серу и др.; б) окислители - вещества с высоким содержанием кислорода. Такие ВВ принято называть конденсированными, т.е. компактными, их можно использовать в любой среде - в грунте, под водой, в герметичном корпусе.

Механические взрывы (техногенные ) в большинстве случаев возникают в результате разрыва корпуса резервуара при увеличении давления внутри него (взрыв котла, не имеющего клапана для сброса давления, заполняемых емкостей без контроля за давлением и др.).

Ядерный взрыв - результат расщепления или соединения ядер атомов, при которых образуется значительная энергия. Ее выход сопровождается огромным увеличением температуры и давления газов, что в сотни и тысячи раз превышает аналогичные показатели химического взрыва.

Таким образом, взрыв в широком смысле этого слова представляет собой процесс весьма быстрого физического или химического превращения веществ, сопровождающийся переходом потенциальной энергии в механическую работу. Работа, совершаемая при взрыве, обусловлена быстрым расширением газов или паров, независимо от того, существовали ли они до или образовались во время взрыва. Самым существенным признаком взрыва является резкий скачок давления в среде, окружающей место взрыва. Это служит непосредственной причиной разрушительного действия взрыва.

Наиболее характерным признаком взрыва, резко отличающим его от обычных химических реакций, является большая скорость протекания процесса. Переход к конечным продуктам взрыва происходит за стотысячные или даже миллионные доли секунды. Такой процесс протекает настолько быстро, что практически вся энергия успевает выделиться в объеме, занятом самим ВВ, что и приводит к ее высокой концентрации, которая не достижима в условиях обычного протекания химических реакций (горение дров, бензина и др.). Одна из причин взрывов - применение ВВ, при этом заметим, что взрывы могут быть связаны не только с их применением. Причиной техногенных взрывов могут быть: пыль, образовавшаяся в производственных условиях при механическом дроблении сырья и других материалов, при горении топлива или при конденсации паров (в шахтах, рудниках, других объектах горнодобывающей промышленности, на мукомольных, текстильных предприятиях и сахарных заводах). Взрывы без применения ВВ (техногенные) происходят и на объектах, где используются аппараты и сосуды, работающие под давлением, и др.

Основное внимание в нашей работе уделяется рассмотрению химических взрывов, т.е. взрывов специальных ВВ и ВУ. Главной отличительной особенностью таковых является то, что они представляют собой составы и смеси, специально изготовленные для целенаправленного использования - для производства взрыва.

Под взрывом взрывчатых веществ принято понимать самораспро- страняющееся с большой скоростью химическое превращение, протекающее с выделением большого количества тепла и образованием газообразных продуктов.

При химическом взрыве ВВ мгновенно переходит из твердого состояния в газообразную смесь. Иными словами, вещество, заполняющее пространство, в котором происходит освобождение энергии, превращается в сильно нагретый газ с очень высоким давлением. Этот газ с большой силой воздействует на окружающую среду, вызывая ее движение. Взрывы в твердой среде сопровождаются ее разрушением и дроблением. Основными факторами, характеризующими взрыв, являются:

1) большая скорость взрывчатого превращения (горения);
2) выделение большого количества газов;
3) выделение большого количества тепла (высокая температура). Взрывчатое вещество при взрыве выделяет энергию за счет того, что

небольшой объем твердого или жидкого ВВ превращается в огромный объем газов, нагретых до температуры в тысячи градусов. Для разных типов ВВ объем выделяющихся газов на 1 кг ВВ, имеющий начальный объем не более 0,8-1 л, составляет от 300 до 1000 л и более. Образовавшиеся при взрыве горячие газообразные продукты распада ВВ начинают расширяться, производя механическую работу. Таким образом, ВВ имеют запас скрытой энергии, освобождающейся в процессе реакции взрыва.

Движение воздуха, порожденное взрывом, при котором происходит резкое повышение давления, плотности и температуры, называют взрывной волной. Фронт взрывной волны распространяется с большой скоростью, в результате чего область, охваченная ее движением, быстро расширяется. Скачкообразное изменение давления, плотности, скорости движения на фронте взрывной волны, распространяющееся со скоростью, превышающей скорость звука в среде, представляет собой ударную волну.

Взрыв производит механическое воздействие на объекты, расположенные на различных расстояниях от центра взрыва. По мере удаления от центра механическое воздействие взрывной волны ослабевает.

В зависимости от условий протекания химической реакции процессы взрывчатого превращения могут распространяться с различной скоростью и обладать существенными качественными различиями. По характеру и скорости своего распространения все взрывные процессы делятся на: горение, взрыв, детонацию.

Горение - процесс взрывчатого превращения, обусловленный передачей энергии от одного слоя ВВ к другому (свойство теплопроводности) и излучением тепла газообразными продуктами. Процесс горения ВВ протекает сравнительно медленно, со скоростью от долей сантиметра до нескольких метров в секунду. На открытом воздухе этот процесс протекает сравнительно «вяло» и не сопровождается сколько- нибудь значительным звуковым эффектом. В ограниченном объеме этот процесс протекает значительно энергичнее и характеризуется более быстрым нарастанием давления и способностью образующихся при этом газов производить работу метания, подобную тому, как при выстреле. Для горения в замкнутом пространстве нужно, чтобы в нем содержался окислитель. Горение является характерным видом взрывчатого превращения порохов.

Взрыв, по сравнению с горением, представляет собой качественно иную форму протекания реакции. Отличительными его чертами являются: резкий скачок давления, переменная скорость распространения процесса, измеряемая тысячами метров в секунду и сравнительно мало зависящая от внешних условий. Характер действия взрыва - резкий удар газов по окружающей среде, вызывающий дробление и сильные деформации предметов. Как и при горении, при взрывчатом разложении ВВ скорость реакции является переменной и зависит от давления и температуры. Скорость горения в этом случае достигает сотен метров в секунду, но не превышает скорости звука. При дальнейшем самоуско- рении реакции взрывное разложение переходит в детонацию.

Детонация представляет собой взрыв, распространяющийся с максимально возможной для данного ВВ и данных условий скоростью, превышающей скорость звука в этом веществе. Детонация не отличается по характеру и сущности явления от взрыва, но представляет собой его стационарную форму. Скорость детонации при заданных условиях для каждого ВВ является вполне определенной константой и одной из важнейших его характеристик. В условиях детонации достигается максимальное разрушительное действие взрыва. При детонации ВВ возникает бризантный эффект. Скорость детонации непосредственно зависит от вида ВВ, его плотности и физического состояния, а также оболочки ВУ. Скоростью детонации принято считать скорость распространения ударной волны по ВВ. При этом она не равна скорости химического превращения вещества. Для разных веществ она лежит в пределах 1000-10 000 м/с. Ее значение определяется не только химическим составом, но и физическими характеристиками заряда: плотностью, диаметром, агрегатным состоянием, температурой и др. Наличие оболочки (по сути создание закрытого минипространства, заполненного спрессованным ВВ) значительно увеличивает детонацию .

Возбуждение взрывчатого превращения ВВ называют инициированием. Для этого требуется сообщить ему необходимое количество энергии - задать начальный импульс. Это может быть достигнуто путем:

а) механического воздействия (удар, трение и др.);
б) тепловым (нагрев, искра, пламя);
в) химическим (соединение некоторых компонентов для реакции горения с выделением тепла или пламени);
г) взрывом другого заряда (взрывателя с инициирующим ВВ, другого ВВ).

Средства инициирования подразделяют на средства:

1) воспламенения;
2) детонирования.

Средства воспламенения - это устройства для возбуждения горения зарядов и порохов за счет воздействия на них тепловой энергии в виде нагрева нити накаливания, луча пламени, искрового разряда. Ими являются капсюли-воспламенители накольного или ударного действия, терочные воспламенители, электровоспламенители.

Средства детонирования предназначены для возбуждения детонации бризантных ВВ путем преобразования простого начального импульса во взрывной. К ним относятся капсюли-детонаторы, запалы, электродетонаторы.

Взрыв характеризуется четырьмя основными поражающими действиями, оказывающими влияние на изменения окружающей обстановки: а) бризантное ; б) осколочное; в) термическое ; г) ударная волна.

Бризантное действие проявляется на расстоянии 3-4 радиусов заряда ВУ. Бризантность - это способность ВВ к разрушению (дроблению) окружающей среды. В этой зоне дробление объектов настолько велико, что они превращаются в микрочастицы. Повреждения такого рода происходят за счет динамических напряжений, превышающих пределы прочности разрушающихся материалов, в результате совместного воздействия ударной волны и продуктов детонации. Такое действие характерно для ВУ с ВВ, имеющих значительную скорость детонации и относительно большую плотность. Реакция при детонации идет так быстро, что газообразные продукты с температурой в несколько тысяч градусов оказываются сжатыми в объеме, близком к исходному объему заряда, до давления в сотни тысяч килограмм-силы на квадратный сантиметр . Резко расширяясь, сжатый газ наносит по окружающей среде удар огромной силы. Материалы, находящиеся вблизи от заряда, подвергаются дроблению и сильнейшей пластической деформации (местное бризантное действие взрыва); вдали от заряда разрушения менее интенсивны, но зона, в которой они происходят, гораздо больше (общее фугасное действие взрыва).

Осколочное действие. При взрыве помещенного в оболочку заряда ВВ под действием быстро расширяющихся газов происходит ее разрыв на осколки и их метание. Осколки, образованные за счет разрушения оболочки (корпуса) заряда ВВ, называются первичными. Осколки, образованные за счет бризантного действия взрыва при разрушении предметов, находящихся в непосредственной близости к заряду ВВ (до 20 диаметров оболочки заряда ВВ), называются вторичными. Например, разлет фрагментов корпуса и деталей автомобиля при взрыве заряда ВВ в салоне. В зависимости от состава ВВ и его массы скорость разлета осколков может достигать 2000 м/с. В полете осколки разрушают (пробивают) окружающие предметы, рикошетят, в определенных условиях вызывают воспламенение горючих материалов. Нагрев осколков происходит в момент детонации, а также из-за трения в момент встречи с преградой, например, при пробивании топливного бака автомобиля. При взрыве бризантных ВВ осколки представляют собой мелкие фракции оболочек, при взрыве ВВ пониженной мощности, а также порохов, как правило, образуются крупные осколки без заметного изменения структуры материала оболочки.

Термическое действие, вызванное взрывом, в зависимости от используемого ВВ различается по интенсивности и длительности воздействия на окружающие предметы и материалы. Как правило, взрыв пороха вызывает более длительное зажигательное действие, чем взрыв бризантных ВВ. Бризантные ВВ при взрыве создают более высокую температуру. Термическое воздействие носит кратковременный и локальный характер и по дальности не превышает 10-30 диаметров объема заряда ВВ. На объектах, предметах и материалах, находящихся в непосредственной близости к месту взрыва, если не возникло открытое горение, наблюдаются следы окопчения и плавления.

Ударная волна. При взрыве заряда ВВ практически мгновенно (за тысячные доли секунды) образуются газы высокой температуры (до 50 000° С). Образовавшиеся газы создают в атмосфере вокруг заряда ВВ давление порядка 200 тыс. атм , в результате чего происходит их быстрое расширение, от нескольких сот до тысяч метров в секунду, вызывающее сжатие окружающей атмосферы. В результате образуется сферическая волна расширяющихся газов, оказывающая разрушительное и метательное действие на предметы и объекты, встречающиеся на пути ее распространения. По мере удаления от точки взрыва ударная волна постепенно теряет скорость распространения и давление в ее фронте, в результате чего переходит в звуковую волну. Ударная волна характеризуется двумя фазами - положительного и отрицательного давления. В момент взрыва возникает давление продуктов взрыва (газовой смеси), что вызывает сжатие окружающего воздуха. Слой продуктов взрыва и сжатого воздуха в некоторых случаях наблюдается в виде быстро распространяющегося красного или белого круга, который условно называют фронтом ударной волны. Этот фронт и формирует фазу положительного давления.

При своем движении фронт ударной волны, а вслед за ним волна избыточного (положительного) давления оказывает разрушительное и метательное воздействие на объекты, оказавшиеся на его пути. Фаза избыточного давления продолжается доли секунды. В ходе распространения ударной волны от точки взрыва давление в ее фронте постепенно уменьшается до величины давления окружающей среды, происходит сжатие и вытеснение воздуха, находящегося до взрыва вокруг заряда ВВ. В результате вытеснения воздуха вокруг места взрыва образуется разреженное пространство, именуемое частичным вакуумом (рис. 4.2).

а - фаза сжатия (положительного, избыточного давления); б - фаза разряжения (отрицательного давления, «всасывания»)

После полного затухания ударной волны вытесненный сжатый воздух начинает движение в обратную сторону, стремясь заполнить образовавшийся вакуум. Этот процесс называется фазой отрицательного давления или давлением всасывания. Двигающийся в сторону взрыва воздух имеет скорость ниже ударной волны, но способен к дополнительному разрушению объектов и перемещению отдельных предметов. Этот фактор необходимо учитывать при осмотрах мест происшествий, связанных со взрывами.

Кроме рассмотренных воздействий, взрыв сопровождают звуковая волна, световая вспышка и электромагнитное воздействие.

Взрывчатые вещества. Взрывчатыми называются вещества, способные к взрывчатым превращениям. Для них характерна одноразовость действия, т.е. после реакции взрыва вещество перестает существовать как взрывчатое - оно переходит в качественно другое состояние.

Взрывчатые вещества подразделяют на:

1) инициирующие, побуждающие взрыв (первичные ВВ);
2) бризантные (вторичные ВВ);
3) метательные (пороха);
4) пиротехнические составы, способные к взрывчатому превращению.

Инициирующие ВВ (от лат. initium - начало) - высокочувствительные, легко взрывающиеся под влиянием тепловых или механических воздействий (удар, трение, воздействие огня). Они обладают высокой чувствительностью к внешним воздействиям и характеризуются малым временем перехода реакции горения в детонацию. Эти ВВ используются в качестве инициаторов взрывных процессов для возбуждения детонации других ВВ. Вследствие указанных свойств они применяются исключительно для снаряжения средств инициирования - капсюлей, капсюлей-детонаторов. Наиболее распространенными представителями этой группы являются гремучая ртуть, азид свинца, тринитроре- зорцинат свинца (ТНРС).

Для снаряжения капсюлей-воспламенителей используют механические смеси таких веществ, наиболее распространенными из которых являются гремучая ртуть, хлорат калия (бертолетова соль) и трехсернистая сурьма (антимоний). Под действием удара или накола капсюля-воспламенителя происходит воспламенение капсюльного состава с образованием луча огня, способного воспламенить порох или вызвать детонацию инициирующего ВВ.

Для инициирования детонации основного заряда ВУ применяются средства взрывания. Средства взрывания представляют собой сочетание средств инициирования и устройств, формирующих первоначальные импульсы. Так, запалы, как правило, включают капсюль-воспламенитель, порождающий горение от накола. От него пламя огня по огнепроводной трубке замедлителя (в качестве такового часто используют дымный порох) передается к капсюлю-детонатору. Капсюль-детонатор содержит небольшое количество мощного инициирующего ВВ, которое взрывается от пламени, поступившего из замедлителя, и инициирует детонацию основного (передает импульс бризантному веществу) заряда ВУ.

Бризантные ВВ (от фр. brizer - дробить) - вещества, для которых характерным видом взрывчатого превращения является детонация. Бризантные ВВ более инертны, чем инициирующие, их чувствительность к внешним воздействиям гораздо меньше. Их горение может перейти в детонацию только при наличии прочной оболочки либо большого количества ВВ. Большинство из них слабо горят при поджоге открытым огнем, выделяя черный дым и не переходя в детонацию.

Сравнительно невысокая чувствительность бризантных ВВ к удару, трению и тепловому воздействию, а следовательно, достаточная безопасность, обусловливают удобство их практического применения. Бризантные ВВ применяются в чистом виде, а также в виде сплавов и смесей друг с другом.

Основной режим их взрывного превращения - детонация, возбуждаемая небольшим зарядом инициирующего ВВ. Бризантные ВВ применяют для взрывных работ, а также в снарядах и других боеприпасах. Для возбуждения взрыва в них используют взрыв малых количеств (не более нескольких грамм) инициирующих ВВ. Среди бризантных наиболее распространены индивидуальные ВВ: ТЭН (тетранитропен- таэритрит, пентрит), гексоген, тетрил, тротил (тринитротолуол (ТНТ), тол). Бризантные ВВ являются основным классом ВВ, которые применяются для снаряжения мин, снарядов, ракет, гранат, бомб и т.д.

В свою очередь, по мощности их можно разделить на ВВ:

1) повышенной мощности (нитроглицерин, тетрил, ТЭН, гексоген);
2) нормальной мощности (тол, тротил, пластичные ВВ);
3) пониженной мощности (промышленные ВВ - динамиты, аммониты, аммоналы - смеси на основе аммиачной селитры).

Чаще всего, как показывает судебная практика, преступники используют ВВ заводского изготовления - военные: тротил (тринитротолуол, тол); промышленные: аммонал, аммонит. Реже - самодельные, как правило, изготовленные на основе аммиачной селитры.

Метательные ВВ или пороха - вещества, для которых основной формой взрывчатого превращения является горение, не переходящее в детонацию даже при высоких давлениях, развивающихся в условиях выстрела. Эти вещества пригодны для сообщения пуле или снаряду движения в канале ствола оружия (рис. 4.3). Однако при значительной массе и размещении в герметически прочной оболочке метательные ВВ могут сгорать с эффектом взрыва (взрывное горение) и нередко используются преступниками в качестве боевого заряда в самодельном ВУ.

Пиротехнические составы предназначены для создания светового, дымового или звукового эффектов. Большинство пиротехнических составов представляют собой механическую смесь окислителей (хлораты, перхлораты, нитраты и пр.) и горючих веществ (крахмал, мука, сахар, сера и пр.). Скорость горения таких веществ - от долей миллиметра до нескольких сантиметров в секунду, что обеспечивает их минимальные взрывчатые свойства. Однако некоторые хлорат- ные и перхлоратные пиротехнические составы, а также некоторые составы, содержащие бризантные ВВ при определенных условиях способны к детонационному превращению. Наибольшие скорости горения при воспламенении пиротехнических составов наблюдаются в условиях замкнутого объема.

Рис. 4.3.

а - горения метательного ВВ (пороха) в металлическом цилиндре, накрытом диском; б - детонации бризантного ВВ в металлическом цилиндре,

накрытом диском

В самодельных ВУ они могут эффективно выполнять функции ВВ. Относительная доступность приобретения отдельных компонентов, необходимых для изготовления пиротехнических составов, обусловливает их наиболее частое использование. На практике нередко встречаются самодельные ВУ на основе зажигательной массы спичечных головок - пиротехнической смеси промышленного изготовления; взрывные свойства таких устройств близки к однотипным ВУ на основе дымного пороха.

По физическому состоянию ВВ могут быть твердыми, пластичными или жидкими. Твердые в свою очередь делятся на монолитные и сыпучие, изготовленные в виде порошков или гранул. К монолитным относится литой тротил или литые смеси тротила с аммиачной селитрой и алюминиевой пылью. В настоящее время изготавливаются в малых количествах из-за неудобства их использования. В большинстве случаев твердые ВВ используют в сыпучем состоянии в виде порошков и гранул. К сыпучим твердым ВВ относят аммониты, гранулированный тротил или сплав тротила с алюминиевым порошком - алюмотол, смеси гранулированной аммиачной селитры с нефтепродуктами или тротилом и некоторыми другими горючими добавками.

Пластичные ВВ обычно состоят из смеси твердых компонентов с жидкой желатинированной массой и по консистенции напоминают крутое, а в некоторых случаях жидкое тесто. Особенностью пластичных ВВ является их способность к пластической деформации, благодаря которой во взрывных камерах любой конфигурации можно получить высокую плотность заряжания.

При взрывных работах часто применяют ВВ разной консистенции на водной основе - водонаполненные ВВ. Твердыми компонентами таких ВВ чаще всего являются порошкообразный, чешуированный или гранулированный тротил и аммиачная селитра. К такому виду ВВ относятся акваниты и так называемые льющиеся ВВ - акватолы. Примером жидких ВВ являются нитроглицерин, нитрогликоль и некоторые другие нитроэфиры, которые используются в промышленности только в качестве компонентов взрывчатых смесей или порохов.

Основные характеристики ВВ. При практическом использовании ВВ существенное значение имеют следующие их характеристики:

а) чувствительность к внешним воздействиям;
б) энергия (теплота) взрывчатого превращения;
в) скорость детонации;
г) бризантность;
д) фугасность (работоспособность).

Чувствительностью ВВ называется способность их к взрывчатому превращению под влиянием внешних воздействий. Ее принято характеризовать минимальным количеством энергии, которое необходимо затратить для того, чтобы возбудить процесс взрывчатого превращения. Такие воздействия принято называть начальными импульсами. Практический интерес представляет чувствительность ВВ к удару, тепловым импульсам, лучу огня.

Под энергией взрывчатого превращения (потенциальной энергией) понимают количество тепла, которое выделяется при взрыве 1 кг ВВ в постоянном объеме без совершения механической внешней работы. Энергия взрывчатого превращения обычно выражается в Дж/кг или в ккал/кг . Теплота реакции взрывчатого превращения является чрезвычайно важной характеристикой ВВ: чем больше тепла выделится при взрыве, тем выше работоспособность ВВ. Превращение тепла в механическую работу идет со значительными потерями (например, часть тепла всегда тратится на разогрев окружающей среды). Кроме того, химическое превращение ВВ в реальных условиях никогда не бывает полным, так как при детонации происходит частичный разброс ВВ. Этот фактор следует учитывать при осмотрах мест происшествий.

Скорость детонации - скорость распространения детонационной волны по заряду взрывчатого вещества (ВВ).

Под бризантностью понимают способность ВВ дробить при взрыве соприкасающиеся с ним предметы (металл, горные породы и т.д.). Бризантность ВВ зависит от скорости его детонации: чем больше скорость детонации, тем больше (при прочих равных условиях) бризантность данного ВВ.

Фугасность ВВ характеризуется разрушением и выбросом материала той или иной твердой среды (чаще всего грунта), в которой происходит взрыв. Мерой фугасности служит объем воронки выброса, отнесенный к массе заряда испытуемого ВВ. Следами фугасного действия взрыва являются: воронка в грунте и на иных материалах, перемещение окружающих предметов, разрушение, повреждение и изменение формы отдельных элементов в области действия взрыва, поражения людей различной степени тяжести. Размеры зоны фугасного воздействия зависят от массы ВВ.

Взрывные устройства - это устройства, специально изготовленные и предназначенные для поражения людей и животных, повреждения различных объектов с помощью взрывной волны или осколков, получающих направленное движение в результате реакции стремительного горения (детонации) ВВ.

Взрывные устройства характеризуют следующие признаки:

1) специально-изготовленные для поражения;
2) использование энергии, получаемой при стремительном горении или детонации ВВ;
3) обладающие достаточным поражающим действием;
4) одноразовость использования.

По способу изготовления ВУ делятся на:

а) промышленные (заводские);
б) самодельные;
в) переделанные.

Абсолютное большинство ВВ изготавливают заводским способом, и практически все мощные ВВ заводского изготовления характеризуются оптимальным соотношением компонентов, что позволяет участвовать в реакции всему веществу без остатка. Взрывные устройства промышленного (заводского) изготовления производятся на специальных предприятиях в соответствии с утвержденной технической документацией, отличаются высокой степенью обработки и наличием маркировочных (отличительных) обозначений (знаков).

Для снаряжения заводских ВУ используются различные ВВ, от которых зависит мощность и назначение. Каждому виду устройств соответствует определенное средство взрывания, срабатывающее при конкретных внешних воздействиях или в требуемый момент времени.

Самодельные ВУ часто изготавливаются на основе самодельных ВВ. Взрывчатые вещества самодельного изготовления обычно характеризуются неоптимальным массовым соотношением компонентов. Поэтому обычно после их взрывчатого разложения остается значительное количество непрореагировавшего вещества. Чаще всего такие ВВ изготавливаются на основе механических смесей. Обычно для этих целей используется гранулированная аммиачная селитра в смеси с алюминиевым порошком, соляровым маслом, мазутом, торфом, угольной или древесной мукой и др. Они относятся к слабым ВВ и характеризуются слабой устойчивостью к влаге, слеживаемостью и т.д. Как правило, они изготавливаются в одном или нескольких экземплярах, в домашних условиях с использованием обычных инструментов из подручных материалов и доступных веществ, либо деталей или ВВ старых боеприпасов. В конструктивном плане и по принципу действия они нередко являются копиями известных образцов ручных гранат или мин. Самодельные ВУ чаще всего изготавливают осколочного, осколочно-фугасного или фугасного действия.

По материалам и характеру изготовления такие устройства делятся:

1) на полностью самодельные, когда все элементы сделаны самодельным способом, иногда с использованием станочного и сварочного оборудования, а потом собраны вручную (например, граната со стальным корпусом, выточенным на токарном станке, снаряженная самодельным ВВ, состоящим из соскобленной и измельченной массы со спичек, и самодельным средством воспламенения);
2) собранные с использованием элементов промышленного производства, но не относящихся к конструкциям промышленных ВУ (например, граната, изготовленная на основе баллона из-под огнетушителя, снаряженная самодельным ВВ, состоящим из соскобленной и измельченной массы со спичек, и электровоспламенителем в виде лампочки без колбы с припаянными к цоколю проводами);
3) собранные с использованием некоторых элементов ВУ промышленного изготовления (например, унифицированный запал для ручной гранаты и самодельное ВВ);
4) состоящие из элементов ВУ промышленного изготовления, но непромышленной сборки (это, как правило, ВУ гражданского назначения, сделанные из зарядов ВВ в виде патронов, шашек и средств взрывания, которые соединяются для производства взрыва).

Переделанные ВУ представляют собой устройства заводского изготовления, подвергшиеся реконструкции самодельным путем (например, переделывание боеприпасов времен ВОВ, изменение конструкции взрывателя с целью сокращения времени горения пиротехнического замедлителя). В результате переделки изменяются отдельные элементы ВУ, и оно приобретает новое свойство, качество или назначение.

Взрывные устройства военные - это боеприпасы взрывного действия, предназначенные для уничтожения живой силы и техники в бою. Они в свою очередь подразделяются на три группы:

1) основного назначения - служат для поражения людей и объектов. Это ручные гранаты, выстрелы к гранатометам, артиллерийские снаряды и мины, авиабомбы, инженерные боеприпасы и т.д.;
2) специального назначения - помогающие выполнению боевой задачи (используемые для освещения, задымления и т.д.);
3) вспомогательного назначения - предназначены для учебнобоевой подготовки войск и полигонных испытаний военной техники (взрывпакеты, электровзрывпакеты, имитационные патроны и др.).

Промышленные ВУ представляют собой конструктивно оформленные заряды ВВ. Эти заряды готовы к применению. Для инициирования взрыва им необходимы средства взрывания (детонаторы).

Характер поражающих элементов:

а) снаряженные поражающими элементами в виде шрапнели, картечи, дроби, шариков от подшипников, болтов, гаек, рубленых кусков проволоки и т.д., которые размещаются на поверхности ВВ, в его массе или отдельно;
б) осколков заданного дробления, которые получаются за счет механического послабления оболочки корпуса путем нанесения рифлений (углублений) на ее внешней поверхности (типичным видом такой оболочки является корпус гранат РГО, Ф-1);
в) осколков естественного дробления, когда разрушение оболочки обусловлено конструктивными особенностями устройства и величиной заряда (в этих случаях оболочка разрушается в местах наибольших концентраций напряжений, например, по шву).

По способу поражающего действия на окружающие объекты все ВУ подразделяются:

1) на фугасные;
2) осколочные;
3) осколочно-фугасные;
4) кумулятивные.

Взрывные устройства фугасного действия используются, когда объект поражения находится в непосредственном или близком контакте с устройством. Это связано с ограниченной зоной воздействия продуктов взрыва, а на больших расстояниях - давлением и скоростным напором воздушной ударной волны. Взрывные устройства осколочного действия при одинаковых с фугасными массогабаритных параметрах имеют зону поражения осколочными элементами в десятки и сотни раз большую, чем зона воздействия ударной волны фугасного заряда.

Кумулятивное действие ВУ заключается в поражении (пробитии) объектов не за счет кинетической энергии снаряда, а за счет «мгновенного» сосредоточенного воздействия высокоскоростной кумулятивной струи, образующейся при обжатии кумулятивной воронки взрывом заряда ВВ.

По способу управления они делятся:

1) на управляемые, когда взрыв осуществляется по команде, передаваемой с помощью радиосигнала или по проводам;
2) неуправляемые, срабатывающие при воздействии объекта поражения на чувствительный элемент (взрыватель, замыкатель) или после истечения установленного срока замедления (например, по времени замедления запала).

По возможности обезвреживания их можно разделить:

1) на обезвреживаемые;
2) необезвреживаемые.

В необезвреживаемом ВУ устанавливается механизм неизвлекае- мости (различные датчики - инерционный, обрывной, оптический и т.д.), который предназначен для приведения ВУ к взрыву при попытке его обезвреживания.

Основными конструктивными составляющими любого ВУ являются (рис. 4.4):

а) заряд ВВ;
б) взрыватель.

Рис. 4.4.

Основной боевой заряд составляют вторичные ВВ (бризантные), до второй половины XIX в. в качестве таковых использовались пороха.

Инициирующие вещества (первичные ВВ), как правило, входят в качестве основного компонента детонатора - составной части взрывателя.

Взрыватели - это устройства, предназначенные для возбуждения детонации (взрыва) зарядов боеприпасов (снаряда, мины, бомбы и др.) при встрече с целью, в районе цели или в требуемой точке траектории полета. Они предназначены для воспламенения порохов, пиротехнических составов и детонации бризантных ВВ. Взрыватели включают детонатор и исполнительное устройство.

Исполнительные устройства взрывателей подразделяют:

1) на ударные (срабатывают от удара боеприпаса в преграду);
2) дистанционные (срабатывают через заданный промежуток времени);
3) управляемые (срабатывают при получении внешнего сигнала).

Общим в устройстве взрывателей является наличие: детонационной

цепи (совокупности элементов, обеспечивающих возбуждение детонации разрывного заряда); исполнительных механизмов (ударников, электроконтактов, поршней и др.), вызывающих воспламенение или взрыв капсюлей-воспламенителей или капсюлей-детонаторов; предохранительных устройств (мембран, колпачков, шариков, чек и др.), обеспечивающих безопасность при служебном обращении.

Возбуждение детонации взрывателя осуществляется (рис. 4.5):

а) механически (капсюль-воспламенитель или капсюль-детонатор срабатывает за счет энергии ударника);
б) трением (силы трения) при выдергивании терки;
в) при помощи электрической искры;
г) химическим путем (вылившийся из разбитой ампулы реагент воспламеняет горючий состав).

Рис. 4.5.

1 - капсюль-детонатор; 2 - втулка замедлителя; 3 - замедлитель;
4 - капсюль-воспламенитель; 5 - соединительная втулка; 6 - шайба ударника; 7 - направляющая шайба; 8 - корпус ударного механизма (трубка);
9 - ударник; 10 - боевая пружина; 11 - предохранительная чека с кольцом;
12 - спусковой рычаг (скоба); 13 - ударный механизм; 14 - запал

Механический способ взрывания осуществляется путем воздействия ударного элемента (бойка, ударника) по капсюльному составу воспламенителя, который является элементом запала. По принципу действия механический способ взрывания подобен схеме ударно-спускового механизма огнестрельного оружия, когда от удара бойка срабатывает капсюль боевого патрона. Отличие лишь в том, что вместо порохового заряда патрона инициируется ВВ капсюля-детонатора, входящего в состав запала. Разновидностью механического взрывателя являются взрыватели, работающие по принципу терки, в которых тепло, воспламенение и искра возникают за счет трения специальных частей устройства.

Электрический способ взрывания основан на образовании искры, инициируемой электрическим током. Используется в электродетонаторах, часто используемых для дистанционного подрыва промышленных ВВ. Для такого способа взрывания необходимы провода и источник электроэнергии (батарейки, динамо-машина и др.), обеспечивающие подачу электричества к детонатору. При включении тока мостик накаливания электровоспламенителя нагревается, нанесенная на него навеска пиротехнического состава воспламеняется и дает луч огня, вызывающий взрыв инициирующего состава чашечки, который в свою очередь возбуждает детонацию основного заряда капсюля-детонатора. Взрыв последнего служит инициирующим детонационным импульсом для зарядов ВВ.

Химический способ взрывания основан на химической активности некоторых взрывчатых (прежде всего, инициирующих) составов с определенными веществами. При контакте этих веществ происходит химическая реакция с интенсивным выделением тепла, в результате чего происходит взрыв. В безопасном положении активный реагент отделен от инициирующего взрывчатого состава особым изолятором (металлической или пластмассовой мембраной). В боевом положении при растворении или разрыве мембраны от нажатия происходит соединение пары активных веществ, которые вступают в химическую реакцию, воспламеняются и выделяют тепло, инициируя взрыв.

Детонатор - элемент ВУ, содержащий заряд ВВ, более чувствительный к внешним воздействиям, чем ВВ основного заряда. Детонатор предназначен для надежного возбуждения взрыва основного заряда артиллерийского снаряда, мины, авиабомбы, боевой части ракеты, торпеды, а также подрывного заряда. Это устройство, которое вызывает взрыв основной массы взрывчатки.

Большинство ВУ имеют оболочку или корпус, которые выполняют такие функции, как:

1) создание замкнутого объема для производства взрыва;
2) обеспечение поражающего осколочного действия;
3) придание определенной формы заряду ВВ;
4) компоновка, соединение частей ВУ;
5) защита ВВ от внешних воздействий;
6) маскировка;
7) удобство транспортировки и крепления, установки на месте взрыва.

Взрывное устройство может иметь несколько оболочек, каждая из которых способна выполнять одну или несколько функций (рис. 4.6).

Рис. 4.6.

а - обычной - в качестве поражающих элементов выступают осколки дробления корпуса и специального вкладыша (РГД-5); б - с корпусом, изготовленным с применением технологий порошковой металлургии (путем спекания мелких шариков)

При взрыве корпус ВУ дробится на осколки, размер и форма которых зависят от конкретного вида ВУ. Так, корпуса противопехотных гранат изготавливаются с расчетом дробления их при взрыве на осколки различной массы и величины в зависимости от их более узкого целевого назначения и условий применения. Гранаты, дающие мелкие осколки, поражающие человека в радиусе до 25 м, называются наступательными (РГ-42, РГД-5, РГН), дающие крупные осколки и поражающие человека в радиусе до 100-200 м - оборонительными (Ф-1, РГО).

Беляков А. А. Криминалистическая теория и методика выявления и расследованияпреступлений связанных со взрывами: дис. ... д-ра юрид. наук. Екатеринбург, 2003.
1 ккал = 4,1868 103Дж.

Взрыв - распространённое физическое явление, которое сыграло немалую роль в судьбе человечества. Он может разрушать и убивать, а также нести пользу, защищая человека от таких угроз, как наводнение и астероидная атака. Взрывы различаются по своей природе, но по характеру процесса они всегда разрушительны. Эта сила и является их главной отличительной особенностью.

Слово "взрыв" знакомо каждому. Однако на вопрос о том, что такое взрыв, можно ответить только исходя из того, применительно к чему это слово употребляется. Физически взрыв - это процесс экстремально быстрого выделения энергии и газов в сравнительно небольшом объёме пространства.

Стремительное расширение (тепловое или механическое) газа или иной субстанции, например, когда происходит взрыв гранаты, создаёт ударную волну (зону высокого давления), которая может обладать разрушительной силой.

В биологии под взрывом подразумевают быстрый и масштабный биологический процесс (например, взрыв численности, взрыв видообразования). Таким образом, ответ на вопрос о том, что такое взрыв, зависит от предмета исследования. Однако, как правило, под ним подразумевают именно классический взрыв, о котором и пойдёт речь далее.

Классификация взрывов

Взрывы могут иметь различную природу, мощность. Происходят в различных средах (включая вакуум). По природе возникновения взрывы можно разделить на:

физические (взрыв лопнувшего шарика и т. д.);
химические (например, взрыв тротила);
ядерные и термоядерные взрывы.

Химические взрывы могут протекать в твёрдых, жидких или газообразных веществах, а также воздушных взвесях. Главными при таких взрывах являются окислительно-восстановительные реакции экзотермического типа, либо экзотермические реакции разложения. Примером химического взрыва является взрыв гранаты.

Физические взрывы возникают при нарушении герметичности ёмкостей со сжиженным газом и другими веществами, находящимися под давлением. Также их причиной может стать тепловое расширение жидкостей или газов в составе твёрдого тела с последующим нарушением целостности кристаллической структуры, что приводит к резкому разрушению объекта и возникновению эффекта взрыва.

Мощность взрыва

Мощность взрывов может быть различной: от обычного громкого хлопка из-за лопнувшего воздушного шарика или взорванной петарды до гигантских космических взрывов сверхновых звёзд.

Интенсивность взрыва зависит от количества выделенной энергии и скорости её выделения. При оценке энергии химического взрыва используют такой показатель, как количество выделенной теплоты. Объём энергии при физическом взрыве определяется количеством кинетической энергии адиабатического расширения паров и газов.

Техногенные взрывы

На промышленном предприятии взрывоопасные объекты не редкость, а потому там могут возникнуть такие виды взрывов, как воздушный, наземный и внутренний (внутри технического сооружения). При добыче каменного угля нередкими являются взрывы метана, что особенно характерно для глубоких угольных шахт, где по этой причине имеется дефицит вентиляции. Причём различные угольные пласты имеют разное содержание метана, поэтому и уровень взрывной опасности на шахтах различен. Взрывы метана являются большой проблемой для глубоких шахт Донбасса, что требует усиления контроля и мониторинга его содержания в воздухе рудников.

Взрывоопасные объекты - это ёмкости со сжиженным газом или находящимся под давлением паром. Также военные склады, контейнеры с аммиачной селитрой и многие другие объекты.

Последствия взрыва на производстве могут быть непредсказуемые, в том числе трагические, среди которых лидирующее место занимает возможный выброс химикатов.

Применение взрывов

Эффект взрыва издавна используется человечеством в различных целях, которые можно разделить на мирные и военные. В первом случае речь идёт о создании направленных взрывов для разрушения подлежащих сносу строений, ледяных заторов на реках, при добыче полезных ископаемых, в строительстве. Благодаря им существенно снижаются трудозатраты, необходимые для осуществления поставленных задач.

Взрывчатое вещество - это химическая смесь, которая под действием определённых, легко достигаемых условий, вступает в бурную химическую реакцию, приводящую к быстрому выделению энергии и большого количества газа. По своей природе взрыв такого вещества подобен горению, только протекает оно с огромной скоростью.

Внешние воздействия, которые могут спровоцировать взрыв, бывают следующими:

механические воздействия (например, удар);
химический компонент, связанный с добавлением во взрывчатое вещество других составляющих, которые провоцируют начало взрывной реакции;
температурное воздействие (нагрев взрывчатого вещества или попадание на него искры);
детонация от близлежащего взрыва.

Степень реакции на внешние воздействия

Степень реакции взрывчатого вещества на любое из воздействий исключительно индивидуальна. Так, некоторые виды пороха легко воспламеняются при нагреве, но остаются инертными под действием химических и механических влияний. Тротил взрывается от детонации других взрывчатых веществ, а к остальным факторам он мало чувствителен. Гремучая ртуть подрывается при всех видах воздействий, а некоторые взрывчатые вещества могут даже взрываться самопроизвольно, что делает такие составы очень опасными и малопригодными для использования.

Как детонирует взрывчатое вещество

Различные взрывчатые вещества взрываются несколько по-разному. Например, для пороха характерна реакция быстрого воспламенения с выделением энергии в течение относительно большого промежутка времени. Поэтому он используется в военном деле для придания скорости патронам и снарядам без разрыва их оболочек.

При другом типе взрыва (детонационный) взрывная реакция распространяется по веществу со сверхзвуковой скоростью и она же является причиной. Это приводит к тому, что энергия выделяется в очень короткий промежуток времени и с огромной скоростью, поэтому металлические капсулы разрывает изнутри. Такой тип взрыва типичен для таких опасных взрывчатых веществ, как гексоген, тротил, аммонит и т. д.

Типы взрывчатых веществ

Особенности чувствительности к внешним воздействиям и показатели взрывной мощности позволяют разделить взрывчатые вещества на 3 основные группы: метательные, инициирующие и бризантные. К метательным относят различные виды пороха. В эту группу входят маломощные взрывные смеси для петард и фейерверков. В военном деле их используют для изготовления осветительных и сигнальных ракет, в качестве источника энергии для патронов и снарядов.

Особенностью инициирующих взрывчатых веществ является чувствительность к внешним факторам. При этом у них невысокая взрывная мощность и тепловыделение. Поэтому их используют в качестве детонатора для бризантных и метательных взрывчаток. Для исключения самоподрыва их тщательно упаковывают.

Бризантные взрывчатые вещества обладают наибольшей взрывной мощностью. Они используются в качестве начинки для бомб, снарядов, мин, ракет и т. д. Наиболее опасными из них является гексоген, тетрил, тэн. Менее мощным взрывчатым веществом является тротил и пластид. Среди наименее мощных - аммиачная селитра. Бризантные вещества с высокой взрывной мощностью обладают и большей чувствительность к внешним воздействиям, что делает их ещё более опасными. Поэтому их используют в комбинации с менее мощными либо другими компонентами, которые приводят к снижению чувствительности.

Параметры взрывчатых веществ

В соответствии с объемами и скоростью энерго- и газовыделения все взрывчатые вещества оценивают по таким параметрам, как бризантность и фугасность. Бризатность характеризует скорость энерговыделения, которая напрямую влияет на разрушающие способности взрывчатого вещества.

Фугасность определяет величину выделения газов и энергии, а значит и количество произведённой при взрыве работы.

По обоим параметрам лидирует гексоген, который является наиболее опасным взрывчатым веществом.

Итак, мы попытались дать ответ на вопрос о том, что такое взрыв. А также рассмотрели основные типы взрывов и способы классификации взрывчатых веществ. Надеемся, что прочитав эту статью, вы получили общее представление о том, что такое взрыв.

Под взрывом в физике понимают широкий круг явлений, связанных с выделением большого количества энергии в ограниченном объёме за очень короткий промежуток времени.

Кроме взрывов обычных, конденсированных химических и ядерных взрывчатых веществ, к взрывным явлениям относятся:

мощные электрические разряды, когда в разрядном промежутке выделяется большое количество тепла, под воздействием которого среда превращается в ионизированный газ с высоким давлением;

взрыв металлических проволочек при протекании через них мощного электрического тока, достаточного для быстрого превращения проводника в пар; внезапное разрушение оболочки, удерживающей газ под высоким давлением;

столкновение двух твердых космических тел, движущихся навстречу одно другому со скоростью, измеряемой десятками километров в секунду, когда в результате столкновения телб полностью превращаются в пар с давлением в несколько миллионов атмосфер, и т. д.

Общим признаком для всех этих разнообразных по своей физической природе явлений взрыва служит образование в локальной области зоны повышенного давления с последующим распространением по окружающей эту область среде со сверхзвуковой скоростью взрывной/ударной волны, представляющей собой прямой скачок давления, плотности, температуры и скорости среды.

При воспламенении горючих газообразных смесей и аэрозолей по ним распространяется пламя, представляющее собой волну химической реакции в виде слоя толщиной менее 1 мм, называемого фронтом пламени. Однако, как правило (если не считать детонационных режимов сгорания), эти процессы происходят недостаточно быстро для образования взрывной волны. Поэтому процесс сгорания большинства газовых горючих смесей и аэрозолей нельзя называть взрывом, а широкое распространение такого названия в технической литературе, по-видимому, связано с тем, что, если такие смеси воспламеняются внутри оборудования или помещений, то в результате значительного повышения давления происходит разрушение последних, которое по своей природе и по всем своим внешним проявлениям носит характер взрыва.

Поэтому, если не разделять процессы горения и собственно разрушения оболочек, а рассматривать всё явление в целом, то такое название аварийной ситуации в известной мере можно считать оправданным.

Поэтому, называя горючие газовые смеси и аэрозоли «взрывоопасными» и определяя некоторые показатели «взрывоопасности» веществ и материалов, следует помнить об известной условности этих терминов.

Итак, если в некотором сосуде воспламенилась горючая газовая смесь, но сосуд выдержал образовавшееся вследствие этого давление, то -- это не взрыв, а простое сгорание газов. С другой стороны, если сосуд разорвался, то -- это взрыв, и при этом не имеет значения быстро или очень медленно происходило в нём сгорание газа; более того, -- это взрыв, если в сосуде и вовсе не было горючей смеси, а он разорвался, например, вследствие превышения давления воздуха или даже без превышения расчетного давления, а вследствие потери прочности сосуда в результате коррозии его стенок.

Для того чтобы любое физическое явление можно было назвать взрывом, необходимо и достаточно, чтобы по окружающей среде распространялась ударная волна. А ударная волна может распространяться только со сверхзвуковой скоростью, иначе это не ударная, а акустическая волна, которая распространяется со скоростью звука. И никаких промежуточных явлений в сплошной среде в этом смысле не существует.

Другое дело -- детонация. Несмотря на общую химическую природу с дефлаграцией (реакция горения), она сама распространяется вследствие распространения ударной волны по горючей газообразной смеси и представляет собой комплекс ударной волны и волны химической реакции в ней.

В литературе часто встречается термин «взрывное горение», под которым понимают дефлаграцию со скоростью распространения турбулентного пламени порядка 100 м/с. Однако такое название лишено всякого физического смысла и ничем не оправданно. Горение газообразных смесей бывает дефлаграционным и детонационным, и никакого «взрывного горения» не бывает. Введение в практику этого понятия, очевидно, было вызвано желанием авторов особо выделить высокотурбулентное дефлаграционное горение, одним из важных поражающих факторов которого является скоростной напор газа, который сам по себе (без образования ударной волны) может и разрушить, и опрокинуть объект .

Известно, что при некоторых условиях дефлаграция может переходить в детонацию. Условия, способствующие такому переходу, -- это обычно наличие длинных вытянутых полостей, например, труб, галерей, горных выработок и проч., особенно если они содержат препятствия, служащие турбулизаторами газового потока. Если горение начинается как дефлаграция, а заканчивается как детонация, то кажется логичным предположить наличие некоторого промежуточного по своей физической природе переходного режима, который некоторые авторы и называют взрывным горением. Однако и это не так.

Переход дефлаграционного горения в длинной трубе в детонацию можно представить следующим образом. Вследствие турбулизации и соответствующего увеличения поверхности пламени скорость его распространения увеличивается, и оно толкает впереди себя горючий газ с большей скоростью, что в свою очередь ещё больше увеличивает турбулентность горючей смеси впереди фронта пламени. Процесс распространения пламени становится самоускоряющимся с усиливающимся поджатием горючей смеси.

Поджатие горючей смеси в виде волны давления и повышенной температуры (температура в акустической волне повышается по закону адиабаты Пуассона, а не по адиабате Гюгонио, как это происходит при ударном сжатии) распространяется вперед со скоростью звука. А всякое новое дополнительное возмущение со стороны ускоряющегося фронта турбулентного пламени распространяется по уже нагретому поджатием газу с большей скоростью (скорость звука в газе пропорциональна Т1/2, где Т -- абсолютная температура газа), и поэтому оно вскоре догоняет фронт предыдущего возмущения и суммируется с ним. А обогнать фронт предыдущего возмущения оно не может, так как местная скорость звука в холодном горючем газе, расположенном в невозмущённом газе, значительно ниже. Таким образом, на переднем фронте первого акустического возмущения происходит сложение всех последующих возмущений, амплитуда давления на фронте акустической волны увеличивается, а сам фронт из первоначально пологого становится все более крутым и в конечном итоге из акустического превращается в ударный. При дальнейшем росте амплитуды ударного фронта температура в нём по адиабате Гюгонио достигает температуры самовоспламенения горючей смеси, что и означает возникновение детонации. Детонация -- это ударная волна, в которой происходит самовоспламенение горючей смеси.

Рассматривая описанный механизм возникновения детонации, важно отметить, что его нельзя понимать как непрерывный переход от дефлаграции в результате постоянного ускорения фронта пламени: детонация возникает скачкообразно впереди дефлаграционного пламени, даже на существенном расстоянии от него, когда там создаются соответствующие критические условия. В дальнейшем детонационная волна, представляющая собой единый комплекс ударной волны и волны химической реакции, распространяется стационарно с постоянной скоростью по невозмущенному горючему газу, независимо от породившего её дефлаграционного пламени, которое при подходе к продуктам детонации вскоре вообще перестает существовать.

Таким образом, ударная волна, волна химической реакции и волна разрежения в продуктах сгорания движутся с одинаковой скоростью и вместе представляют собой единый комплекс, обусловливающий распределение давления в зоне детонации в виде острого короткого пика. Строго говоря, зона химической реакции отстоит на некотором расстоянии от фронта ударной волны, так как процесс самовоспламенения возникает не сразу же после ударного сжатия горючей смеси, а по истечении определённого периода индукции и имеет некоторую протяжённость, поскольку химическая реакция происходит хотя и быстро, но не мгновенно. Однако ни начало химической реакции, ни её конец на экспериментальной кривой пика давления никаких характерных изломов не определяют. При экспериментах датчики давления фиксируют детонацию в виде очень острых пиков, причем часто инерционность датчиков и их линейные размеры не позволяют проводить достоверных измерений не только профиля волны, но даже и её амплитуды. Для грубых оценок амплитуды давления в детонационной волне можно считать, что оно в 2-3 раза превышает максимальное давление взрыва данной горючей смеси в замкнутом сосуде. Если детонационная волна подходит к закрытому торцу трубы, то происходит её отражение, в результате которого давление ещё увеличивается. Этим и объясняется большая разрушительная сила детонации. Воздействие детонационной волны на препятствие очень специфично: оно носит характер жесткого удара.

По аналогии с конденсированными взрывчатыми веществами, которые принято делить на метательные (порохб) и бризантные, можно отметить, что детонация в этом смысле оказывает, условно говоря, бризантное действие на препятствие, а дефлаграция -- метательное.

Возвращаясь к вопросу о возможности и условиях перехода дефлаграции в детонацию, следует отметить, что для этого необходимы не только турбулизаторы газового потока, но существуют также и концентрационные пределы возможности детонации, которые существенно эже концентрационных пределов дефлаграционного распространения пламени. А что касается возможности детонации газового облака в открытом пространстве, то на это способны далеко не все горючие газообразные смеси: известны экспериментальные исследования, показавшие, например, что, когда в центре метановоздушного облака стехиометрического состава инициировали детонацию, то есть взрывали небольшую навеску конденсированного взрывчатого вещества, то начавшаяся детонация облака затухала и переходила в дефлаграцию. Поэтому, когда есть необходимость заставить газообразное облако сдетонировать в открытом пространстве (так называемая вакуумная бомба), то, во-первых, следует выбрать вещество, способное детонировать в смеси с воздухом в открытом пространстве, например, окись этилена, а во-вторых, не просто поджечь его, а изначально взорвать хотя бы небольшую навеску конденсированного взрывчатого (детонирующего) вещества.