100 великих достижений в мире техники

А нельзя ли чем-то заменить взрывчатые вещества? Думали, технологи думали и решили вместо пороха взрывать газовые смеси – например, бутан, пропан, ацетилен, природный газ в смеси с кислородом или воздухом.

Эти газы дешевы, доступны, куда привычные для производственников, часто использующих их для нагрева заготовок, при производстве сварочных работы и т. д. Да и по калорийности они намного превосходят многие виды взрывчатки. Скажем, при сгорании килограмма дымного пороха выделяется всего 720 килокалорий, килограмм тротила – 1010, а килограмм, например, водородно-кислородной смеси дает уже 3800 килокалорий.

Все, казалось бы, хорошо. Однако уже первые опыты с «газовой взрывчаткой» обескуражили специалистов. Оказалось, что при взрыве газа давление во взрывной камере нарастает не скачком, как при пороховом заряде, а слишком плавно. В итоге заготовка «недодавливалась», получался брак. Что делать?

Пришлось технологам обратиться за помощью к ученым. Специалисты Института химической физики РАН проанализировали ситуацию и пришли к выводу: надо взрыв заменить детонацией.

Для человека несведущего кажется, что всякий взрыв обязательно сопровождается детонацией – образованием мощной ударной волны, мчащейся со скоростью 3–3,5 км/с. Однако если воспламенить газовую смесь электрической искрой, как это обычно делается в двигателе внутреннего сгорания, то детонации, как правило, не возникает. Иначе двигатель попросту шел бы вразнос.

Однако то, что хорошо для двигателистов, плохо для производственников. И в данном случае вместо электрической искры для возбуждения детонации требуется что-то более энергичное: детонационный запал или, на худой конец, быстро летящая пуля…

В общем, на колу мочало – начинай сначала. От чего пытались отказаться, к тому и пришли?.. Ан нет, сотрудники Института химфизики все-таки нашли способ «предварительного получения детонационной волы в трубке малого сечения с последующим выпуском ее в объем любой формы».

Так он описан в официальном документе. Практически же все делается так. К корпусу конической сужающейся кверху взрывной камеры приваривают тонкую трубку длиной около 10 ее диаметров. Внутрь трубки вставляют проволочную спираль для лучшего завихрения смеси, а сверху подсоединяют манометр, меряющий давление исходной смеси во взрывной камере. Рядом монтируют обычную свечу зажигания. Добавляют к этому пару баллонов высокого давления с редукторами кранами и трубками для подвода газов во взрывную камеру. Вот, собственно, и весь детонационный газовый пресс.

Закрепив заготовку на матрице с помощью специального кольца, рабочий открывает краны и подает во взрывную камеру горючую смесь под давлением до 8 атмосфер. Затем краны перекрывают, нажимают кнопку зажигания, и электрическая искра воспламеняет смесь в верхнем конце трубки. Двигаясь по внутреннему каналу, пламя разгоняется все быстрее и турбулизуется, то есть завихряется. И когда вихрь врывается в пространство основной камеры, происходит детонация взрывной волны.

При этом развивается давление до 400 атмосфер. Этого вполне достаточно для штамповки даже толстых заготовок. А если вдруг потребуется особая равномерность силы удара, на заготовку наливают слой воды толщиной примерно в 5 см, а иногда даже всю взрывную камеру помешают под воду.

Кстати, наличие подводной камеры сгорания опять-таки позволяет приглушить шум детонационного процесса. А кроме того, в принципе, позволяет и вообще обойтись даже без горючего газа. Его можно получать прямо на месте. Ведь вода, как всем известно, состоит из водорода и кислорода. А значит, если в воду наряду с матрицей и заготовкой мы еще опустим и устройство для электрического разложения водорода, то гремучий газ – смесь водорода с кислородом – получим, не отходя от установки. Отмерить же его необходимое количество можно очень просто – по электрическому счетчику. Количество потребляемой энергии и получаемого газа при электролизе строго пропорционально.

И как только газа накопится достаточное количество, можно производить его подрыв.

При экспериментах, кстати, выяснилось, что скорость детонации гремучего газа достигает 12 км/с, что соответствует второй космической скорости! В итоге вода реагирует на взрыв как твердое тело. Она даже не расплескивается и равномерно передает давление на заготовку. В итоге деталь получается настолько гладкой и чистой, что даже не требует дальнейшей обработки.

Удобно и то, что после взрыва не остается никаких газов или нагара – ведь продуктом взрыва гремучего газа является опять-таки вода.

Электричество из… бомбы?!

Что бы ученые ни делали, все у них бомбы получаются. Согласитесь, в этом ехидном высказывании есть большая доля истины. Однако справедливости ради укажем, что есть исследователи, которые пытаются извлечь пользу и из бомб.