W I A D O M O Ś C I
T E C H N I C Z N E U Z B R O J E N I A
K W A R T A L N I K W Y D A W A N Y P R Z E Z D E P A R T A M E N T U Z B R O J E N IA M. S. W O J S K .
R O K DZIESIĄTY. ZESZYT N r 41.
W A R S Z A W A — L I P I E C 1 9 3 8 r.
d z i a l n i z a p o g l ą d y w n i c h w y r a ż o n e .
T R E Ś Ć :
str. Płk inż. E. Burlot. 0 kilku faktach dośw iadczalnych tyczących się rozwoju
reakcji wybuchow ej 261
Inż . J a n Obrębski. Teoria i pra k ty k a obróbki cieplnej artyleryjskich pocisków
przebijających 285
Ppłk. dr Tadeusz F elszty n. Ruch pocisku brzechwowego dokoła środka
ciężkości 307
Wiadomości z prasy obcej . . . . . . . . . . . 356
Spraw ozdania i recenzje . . . . . . . . . . . 373
Bibliografia . . . . . . . . . . . . . . 415
Awizo , . . . , . . , . , , , . , . 4 1 6
Płk inż. E. BURLOT
O KILKU F A K T A C H D O Ś W IA D C Z A L N Y C H T Y C Z Ą C Y C H SIĘ R O Z W O J U R E A K C J I W Y B U C H O W E J ')
Wstęp. Określenie pojęcia wybuchu, deflagracji i detonacji. Podzia ł m a t e riałów w ybuchowych pod względem zachow ania się ich prz y zetknięciu z płom ie
niem lub ciałem rozżarzonym, Wrażl iw ość mat. wybuch, na uderzenie: w ywołanie wybuchu lub detonacji, Wrażliw ość prochów B i prochów nitroglicerynowych.
Doświadczenia i katastrofy. Badania Komisji Naukowej Mat. Wyb, i wyniki jej pracy. Wnioski — jako przyczynek go teorii rozwoju reakcji wybuchowej,
P a n o w i e !
Gdy w imieniu T ow arzystw a Wojskowo-Technicznego oraz Polskiego Tow arzystw a Chemicznego P, prof. T. U rb ański zwrócił się do mnie listow nie z propozycją p rzem ów ienia przed Wam i w czasie mego pobytu w W a r
szawie, zakło potan ie moje było nie zm ie rne na skutek rozdwojenia uczuć, Miałem żywą ochotę wprost odruchowo potw ie rdzić Waszym S to w a rzyszeniom — a za ich pośr ednic tw em Narodowi Polskiem u i jego Insty tu cjom — tę przychylność, która aż do dnia dzisiejszego mogła się wyrażać jedynie w ograniczonym obrę bie Szkoły Aplikacyjnej francuskiej Służby P ro chów w stosunku do kolegów z polskiej Służby Uzbrojenia, których miałem zaszczyt zaliczać do grona słuchaczy teorji m ateriałó w wybuchowych.
Skąd inąd, choć wiem to dobrze, iż od profesora nie żąda się n ieo d zownie ta lentó w krasomówczych, w szak że obaw iałe m się — i to jest właśnie tym drugim uczuciem — i boję się jeszcze, że zawiodę oc zekiwania Panów zarówno pod w zg lędem wyboru tematu, który stanowi treść obecnej poga
w ędki, jak i pod względem sposobu w ykładu, O baw a to bardzo naturaln a.
Zająć Panów tak, jak to w yraził życzenie prof. U rb ański „moimi b a daniami z dziedzin y teorii m ateriałó w w ybuchow ych oraz balistyki w e w n ę trz nej", to znaczy pobudzić mnie mimowoli do braku skromności przez p o d k r e ślenie przed P anam i tej wagi, jaką przypisuję tym ba danio m . Jakiegoż gor
szego sędziego, niż samego siebie, możn ab y w yszukać w dan ym przy pad ku, ') Odczyt wygłoszony w Towarzy stw ie Wojskowo-Technicznym i w Polskim Towarzystwie Chemicznym, dnia 21 p a ź d ziern ik a 1937 r,
Krótk otrw ałe w ahanie — jako pie rw szy odruch uczuciowy ustąpić je d
n a k musiało przed myślą, że jestem jednak w możności stanąć przed Panami i przem ówić językiem faktów, które umieją być wym ow nym i w należ yty m ich zrozumieniu, pow strzymując się osobiście od w szelkich odchyleń od t r e ści w kie runku pojęć teoretycznych, zaw sze mogących podlegać krytyce.
W ten oto sposób przechodzę do w y k ład u o kilku faktach d o św ia d czalnych, tyczących się rozwoju reakcji wybuchowej, faktach, w ybra nych z pośród liczby zjawisk, jakie obserw ow ałe m ze szczególną uwagą. .
* *
¥
J
A ż e b y unik n ąć w szelkich pom yłek w ujęciu faktów, jakie b ę dziem y omawiali, uw ażam za rz ecz p o trz e b n ą stre s z c z e n ie w k r ó t kim w stęp ie pew nej liczby określeń, odn o szą cy ch się do w yrażeń, którym i b ę d z ie m y się posługiwali w czasie obec nego wykładu.
S form ujem y te o k re ś le n ia po ro z w aże n iu k aż dego z ty ch t e r minów. O k re ślen ia te na su w a ją się sam e prz ez się, poniew aż nie z a h acz ają one o ż a d n ą z k lasy cz n y ch teoryj i poniew aż posiadają, z naszego p u n k tu w idzenia, zasługę u sunięcia godnych p o żałow ania omyłek, jakie zbyt często sp o ty k a się w technicznej lite raturz e.
Użyliśmy w ty tu le określenia: „ re a k c ja w y b u c h o w a ”. Załóżmy, że m am y do czy n ie n ia z re a k c ją ch e m ic zn ą szybko p rz e k s z ta łc a ją cą w czasie b a r d z o kró tk im u k ład stały, ciekły, gazow y lub m ie sz a ny, w któ ry m się ona rozwija, tw o rz ąc z n a czn ą objętość gazów o w y sokiej te m p e r a tu rz e .
M am y tu z jednej strony zjaw isko o c h a r a k t e r z e e g z o te rm ic z nym; z drugiej zaś strony w p ro w a d z a m y w grę zespół gazów no- w o w y tw o rzo n y ch albo też p rz e k sz ta łc o n y c h p rz ez reakcję. O k o li
czności te ustalają w a ru n k i k o n iecz n e do s tw o rz en ia reak cji w y b u chowej. A ż e b y zaś te w a ru n k i stały się w ystarcza ją cym i, należy w p ro w ad zić jeszcze czynnik czasu.
O k re ślen ie „m ateriał w y b u c h o w y " w yrazi więc:
Ciało (lub m ieszaninę ciał) zdolne do w y tw o rz e n ia che m ic znych re akcyj w ybuchow ych.
W pra k ty c e, ciała, albo m ieszaniny ciał o dpow iada ją ce p o d a n em u wyżej ogólnem u określeniu, noszą n azw ę m ateriałów w y b u cho w y ch lub też prochów , zależnie od tego, czy w łaściw y im ro z p a d polega na w y b u c h u (detonacji), czy te ż n a szybkim spalaniu się (de- flagracji).
Istotnie, n ie z b ę d n e jest roz ró żn ien ie ty ch d w óch rodzajów ro z p a d u m ateria łó w w ybuchow ych. Ich u tożsam ianie jest właśnie tą p o żałow ania go d n ą omyłką, na k tó rą d o piero co zwróci-
liśmy uw agę i k tó ra polega na błędnym z rów naniu zna cze n ia w y rażeń: „ w y b u c h ”, „d e fla g ra c ja ” i „detonacja".
P rzyjm ujem y więc, że w ybuch jest zespołem zjawisk, w y n ik a jących z r o z p rę ż e n ia się ciała l o t n e g o — najczęściej gazu lub pary — z a p o czą tk o w an eg o s tanem w y sta rc z a ją c e g o sp rę ż e n ia i w czasie do statec zn ie krótkim , aby w yw ołać efekty dźw iękow e i m echaniczne.
P otocznie mówi się, że działo, pocisk, gazom ierz, kocioł, p ra sa h y d ra u lic z n a w ybuchły. Dzieje się to wówczas, gdy n astęp u je n a głe ro z e rw a n ie powłoki jako s k u te k nadc iśn ie n ia w e w nętrznego.
P rze z deflagracja w y ra ż a m y rodzaj ro z k ła d u m a te ria łu w y b u chowego, p o siadającego jako d ając e się w ym ierz yć cechy: szybkość postęp o w a n ia na ogół niejednostajną, nie zbyt w ielką (rzędu 1 m/sek), za le żn ą od ciśnienia, w a ru n k ó w z a p o czą tk o w an ia i w a ru n k ó w k o ń cow ych w czasie i w p rz e s trz e n i jak rów nież od w s zelkich w łaści
wości ładowania.
Z p u n k tu w id ze n ia m echanicznego deflagrację, w p rz e c iw ie ń stwie do detonacji, cechuje b r a k fali, w ykazującej nieciągłość ci
śnienia z jeszcze nie n aru szo n y m środowiskiem .
G d y się zapala za p om ocą zapałki m ieszaninę w y b u c h o w ą ga
zow ą w ru r c e , w punkcie zap ło n u wywołuje się deflagrację.
P roch czarny ro z k ła d a się p rz ez deflagrację, lecz nie d ro g ą d e tonacji. P ro ch y m iotające deflagrują wówczas, gdy by w a ją za p ło nione w e w n ą trz broni. J e d n a k ż e w p rz y p a d k u p ro c h ó w m iotających c z ęsto k ro ć używ a sie term in u „spalanie się", któ ry w ów czas jest synonim em „ d efla g rac ji”.
Mówi się naw et, w zro zum ieniu ogólnym, że zachodzi „ s p a la nie s i ę ” gazu p rz y wylocie p aln ik a B unzena, ac zkolw iek to zjaw isko o d p o w iad a raczej o k re ś le n iu deflagracji ( J o u g u e t ) .
N ależałoby w ięc ograniczyć w potocznej p ra k ty c e stosow anie słowa „deflagracja" do spaleń odby w a ją cy ch się w sposób stały lub czasam i z p e w n ą dość z n a czn ą żyw ością i m ogących w yw oływ ać efekty m ech a n iczn e prz y p o m in a ją ce te, k tó re daje zazw yczaj fala w ybuchow a.
Z achow ujem y n azw ę „detonacji” dla ca ło k sz tałtu ro z k ła d u m a teria łu w ybuchow ego, posiadającego ce ch ę d ając ą się w ym ierzyć a mianowicie: j e d n o s ta jn ą szybkość p o stęp o w a n ia (mogącą dosięgnąć kilku tysięcy m etró w na sekundę), nie za le żn ą od ciśnienia oraz w a ru n k ó w p o c z ą tk o w y c h i koń co w y ch w czasie i p rz e strz e n i i z a leżną za sadniczo od ro d z aju m a te ria łu w ybuchow ego, a dla m a t e riałów w y b u c h o w y ch stałych — od gęstości ładowania,
Z p u n k tu w id ze n ia m ech a n iczn e g o ce chy pow yższe stanow ią w y p a d k o w ą z p o w stan ia w śro d o w isk u w y b u c h o w y m „fali u d e rz e n ia i sp a la n ia ”, k tó rą n az y w ają „falą w y b u c h o w ą ” i k t ó r a p rz e d sta w ia z n a czn ą ró żnicę ciśn ien ia (skok) ze śro d o w isk iem jeszc ze nie n a ruszonym.
M ateria ły w y b u c h o w e górnicze lub artyleryjskie, p o b u d z o n e za p o m o cą spłonki z p io runiane m rtęci lub z tró jaz o tk iem ołowiu o w y starc zając ej masie — detonują.
P roszę za chow yw a ć w pam ięci p ow yż sz e określenia, aż eby n a d aw ać faktom, o k tó ry ch b ę d z ie m y dalej mówili, w łaściw e im z n a czenie.
F a k ty , do k tó ry c h opisu p rz y stę p u ję w w ykładzie niniejszym były za o b se rw o w a n e w czasie b adań, do k tó ry c h jestem pow ołany w c h a r a k t e r z e k ie ro w n ik a Komisji N aukow ej M ateria łó w W y b u c h o wych. J e ż e li zaś n ie k tó re z nich nie b ę d ą stanow iły dla P anów bezw zględnej nowości, to w sza kże b ę d ą dość po u cz ające i godne uwagi z racji w skazów ek, jakie n a su w a ją b ąd ź to z p u n k tu w id z e nia w y k o rz y s ta n ia prak ty c zn eg o , b ą d ź też ze w zględu na ich czysto sp e k u la ty w n e znaczenie.
N admieniłem , że m ateria ły w ybuchow e, co się tyczy ich sto so wania, przyjęto ogólnie dzielić n a 2 kategorie: m ateria ły w y b u c h o we w łaściw e i prochy, zależnie od tego, czy ich n o rm aln e użycie zw iązane jest z „ d e to n a c j ą ”, czy też z „de fla g ra c ją ”.
Co się tyczy m ateria łó w w y b u c h o w y c h w ścisłym znaczeniu, dzielimy je z kolei na 2 kategorie:
a) m ateria ły w y b u c h o w e do n ap e łn ia n ia p ocisków (pochodne n itrow e w ęglow odorów , fenoli; e stry az o ta w e lub azotow e; m iesza
niny ciał spalają cych i spalanych);
b) m ateria ły w y b u c h o w e zapłonow e lub p o b u d za ją ce (piorunia
ny, azotki).
P ow yższe ro z różnianie o p iera się na sposobie, w jaki się z a cho w u ją m ateria ły w y b u c h o w e p rz y zetk n ię ciu się z płom ieniem al
bo z ciałem roz żarzo n y m w najbardziej p o w sz e d n ic h w a r u n k a c h ich użycia.
M ateria ły w y b u c h o w e a) sp alają się, o ile ich m asa nie jest zbyt w ielka lub też ciśnienie, jakiem u podlegają, nie jest zbyt w y sokie; to znaczy ro z k ła d a ją się, t a k iż to spalanie się nie p rz e c h o dzi w d etonac ję, z za strz e ż e n ie m przy tym nieobecności pew nych za nie c z y sz c z e ń w m ateria le w ybuchow ym .
Dla m ateria łó w b), przeciw nie, d e to n a c ja pojaw ia się n ieza w o dnie n a w e t przy najm niejszych m asach m ateria łu w ybuchow ego w sposób taki, że niem ożliw ością jest uchw y cen ie chwili w stępne go spalania się w najm niejszej n a w e t jed n o stce czasu.
P o w y ższa klasyfikacja, k t ó r a m oże zadowolić p irotechnika, ar- t y le rz y stę lub sapera, m oże być z łatw ością s k ry ty k o w a n a p rz ez fi
zyka, in ży n iera-p ro c h o w ca , przyw ykłego do drobiazgow ego b a d a n ia zjaw isk zw ią zanyc h z m e c h a n ik ą m a teria łów w y buchow ych, p o n ie
w aż jego b a d a n ia nie o m ieszka ją go prz ekonać , że w szelkie m a te riały w y b u c h o w e, za w yjątkiem być może znikomej ich ilości — p o d k re śla m y tutaj słowa „być m oże" — są skłonne do tego, by stać się siedliskiem reakcyj w y b u c h o w y ch zm iennych — od deflagracji do d e tonacji, k tó re mogą w y s tę p o w a ć w czasie stosow nie do rodzaju, il o ści i sposobu ro z czło n k o w a n ia energii zużytej na z a p o czą tk o w an ie reakcji.
A ż e b y zob razo w a ć p ow yż sz ą te z ę p o d am y pierw szą serię zja wisk. W y s tę p u ją one w postaci w y b u c h ó w n a s k u te k deflagracji lub detonacji w yw ołanych prz ez uderzen ie, k tó re m u uległ m ateriał w ybuchow y: u d e r z e n ie m e ch a n iczn e zw ykłe lub od fali.
W iadom o, że d o ty ch cz as nie m a żadnej niewątpliwej teorii, k tó ra mogłaby zdać sp ra w ę z m echa nizm u w rażliw ości na u d e r z e nie m ateriałów w y b u c h o w y ch i że tylko m eto d y e m piryc zne d o s t a r czają nam pojęcia o „m akroskopijnym " obliczu zjawiska.
Żaden p rz y rz ą d nie pozw ala d okonać ścisłego pom iaru, mimo w ysiłków sk ie ro w a n y c h do tego, by zb a d a ć tę dziedzinę; wysiłków, k tó re w o statniej dobie d o p row a dziły fizyków do p o d d a n ia — w p ra w dzie bez wielkiego s u k c e su — b o m b a rd o w a n iu m ateria łó w w y b u c h o wych, p o b ra n y c h z p o śró d najbardziej czułych, elek tro n am i (') oraz falami u ltra -dź w iękow ym i (2).
O trz y m u je się tu zaledw ie p ra w d o p o d o b ień s tw a; w d o d a tk u posługiwać się t r z e b a m ate ria ła m i w ybuc how ym i w y jątkow o czuły
mi na ud erzen ie, jak tró jjo d ek azotu, pio ru n ian rtęci w k rysz ta łka ch, m ieszaniny za w iera ją ce nadtlen k i ew en tu aln ie zm ieszane z n a d chloranam i.
P rak ty cz n ie, co się tyczy w rażliw ości n a u d e r z e n ie „ m e c h a n i
c z n e ”, m am y jeszcze tru d n o ść w u stalaniu p o ró w n a ń (s) za pom ocą kafarków , mniej lub więcej udoskonalonych; prof. U r b a ń s k i j 4), któ ry w swej pięknej p ra cy podjął się z b a d a n ia tej spraw y, sp o dziew am się — nie z a p rz e c z y temu.
B ądźm y zatem b a r d z o oględni z chwilą, gdy m am y do o c e n ie nia stopień w rażliw ości m ateria łu w ybuc h o w eg o n a u derzenie.
S p re c y z u je m y pow yższe n a typow ym przykładzie:
Z będne by było p rz y ta c z a n ie dow o d u (od czasu pie rw s z y c h prób d o k o n a n y c h p rz ez V i e i l l e ' a w 1906 r.), że ciała w y b u c h o we zna jd u ją ce się w stanie koloidalnym w p ro c h u B, którego de- flagracja jest w y k o rz y sty w a n a w broni palnej, są zdolne do w y k a zyw ania zjaw iska detonacji, ce ch u jące j się j e d n o s ta jn ą szybkośc ią od 6,000 do 6,500 m /sek w ów czas, gdy są one odpow ied n io z a p ło nione. Pozw olę sobie przy p o m n ie ć wyniki naszego b adania, p r z e d staw ionego Komisji N aukow ej M ateria łó w W y b u c h o w y c h w listopa
dzie 1920 r. (5).
Mam nadzieję, że zn a jd ą P anow ie w ten sposób m ateria ł do p o ró w n a n ia z w ynikam i w łasnyc h d o św ia d c z e ń (5').
Co się tyczy prochów B o wilgotności normalnej, m ożem y u w a żać n a stę p u ją c e wyniki za należycie ustalone:
1") W tó rn y zapłon o sile około 30 g b aw ełn y strzelniczej (su
chej), k w a su p ikrynow e go lub d y nam itu N r 1 pozw ala n a z d e to n o w anie w masie, z szy b k o śc ią ok. 6.500 m /sek, p ro c h ó w o w y m ia
ra c h B M3 do B M n u m ieszczonych w ł a d u n k a c h ciągłych i ścisłych przy gęstości ład o w a n ia /> 1,
2") P ro c h y cienkie typu B S P nie d e to n u ją albo d e to n u ją tylko w sąsied z tw ie spłonki z zapłonem w tó rn y m z 50 g k w a su p ik ry n o wego w ów czas, gdy gęstość ład o w a n ia A 0,75.
3°) Zdolność do d etonacji w z ra s ta w m iarę zw ię k szan ia g ę sto ści ładow ania. P rzy A = 1 d e to n a c ja m oże być całkow ita w kie
runku postępowania detonacji przy 50 g k w a su pikrynow ego, o ile to p o b u d ze n ie w tó rn e p o s iad a sam o prz ez się m ak sy m a ln ą szybkość d etonacji oraz gdy jego działanie o d b y w a się w k i e ru n k u p r o s t o p a dłym do po w ierzch n i płytek.
Działanie prz ez p rz ek ró j p ły tek p o sia d a m n iejszą sk u te c z n o ś ć i 100 g k w a su pikrynow ego o gęstości A = 1,45, działając n a p ro c h B S P o A = 1,02, wyw ołuje tylko b a r d z o n iep ełn ą detonację.
4") W y w o ła n ie d etonacji m oże się odbyć na odległość przez pow ietrze.
Dla B M 0D 2 w o p ak o w an iach p rz e p is o w y c h przy A = 1,15, za
pew n e m o żn a w y z n acz y ć odległości w s to su n k u do ład u n k ó w w e dług wzoru:
d = KSC przy Ks = 0,06
d — w y ra ż a się w m etra ch , C — w kilogram ach, K s o z n a cza tzw.
w spółcz ynnik bez p ie cze ń stw a.
Co się tyczy p rochów pogrążonych w wodzie:
1°) P o b u d z e n ie w tó rn e o sile 100 g m a te ria łu w ybuchow ego (kwasu pikrynowego) wywołuje pełne pobu d ze n ie p ro c h u BAf9A ,2ó całkow icie pogrążonego w wodzie.
2") Sposób d e to n o w a n ia jest niezmienny w tym znaczeniu, iż d e to n ac ja rozchodzi się prz ez n i e p rz e rw a n y rz ą d p ły tek p ro c h o w ych na z n a czn ą odległość od inicjatora (d po n ad 4 metry).
3°) Zasłona z d rz e w a (ekran, ściana skrzyni) w staw io n a jako p rz e g ró d k a w powyższej ścieżce p łytek zaw sze p o w odow a ła b ra k deto n ac ji przy grubości ścianki 2 cm. N a to m ia st przy grubości 1 cm w 8-miu p r z y p a d k a c h okazał się b r a k detonacji, a w jednym p r z y p a d k u n a stą p iła pełn a detonacja.
Co się tyczy prochów nitroglicerynowych:
Liczba d o św iad c zeń była mniejsza, lecz wyniki o k azały się b a r dziej zgodne m iędzy sobą:
1°) Zdolność detonowania balistytu 50/50 pod w p ływ em spłonki.
D okonano 10-ciu prób ze spłonką oraz p o d s y p k ą 50 g melini- tu, w y s ta r c z a ją c ą do w yw ołania pełnej detonacji p ro c h ó w B gru b y c h [BMg do B M U), przy norm alnej wilgotności i p rz y gęstości ła d o w a nia p o n a d 1, z szybkośc ią 6500 m /sek.
W sz y s tk ie 1 0 prób dały w ynik ujemny.
2 p ró b y w y k o n a n e z p o b u d z a c z e m o sile 135 g (p e ta rd a m o delu francuskiego „wz. 1886”) dały w ynik dodatni. S zybkość d e t o nacji w edług p o m iaru w yniosła przeciętnie:
7455 + 7668 ,
■ = 7561 m /sek
W ten sposób ustalono, że balistyt 50/50 w yka zuje m niejszą czułość na p o b u d ze n ie niż gruby p ro c h B.
2") Zdolność detonowania p rochów SZ)17.
6 prób zostało d o k o n an e z inicjatorem z 50 g k w a su p ik r y n o wego. Wszystkie dały w ynik ujemny.
W o b e c tego p ro c h S D l7 b a d a n e g o typu okazuje się mniej c z u ły niż g ru b e p ro c h y B.
3") Zdolność detonowania zagranicznych prochów nitroglice
rynow ych.
P ro c h y ru r k o w e nie d e to n u ją pod w pływ em p o b u d z e n ia 50-o gram ow ego (4 próby).
P ro c h y w stąż k o w e dały d e to n ac ję w tych sam ych w a ru n k a c h
(szybkość detonacji: 7300 m/sek), je d n a k skład ty c h prochów, p ra w d o podobnie zmienny, jest nam nieznany.
J e d y n y m wyw odem , jaki m ożnaby było sform ułow ać, byłby n a stępujący: „pe w n a liczba p ró b e k pro c h ó w za g ran icz n y ch ru rk o w y c h n itroglic erynow ych nie d e to n o w a ła przy p o b u d z e n iu 50 gram am i mat. wyb., k tó ry w tych sam ych w a ru n k a c h z a p e w n ia d e to n a c ję gru b y c h p ro c h ó w B ”.
4°) W y w o ływ a n ie detonacji na odległość.
W s p ó łcz y n n ik b e z p ie c z e ń s tw a K s z n a jd u ją cy się w wyrażeniu:
d = K , C !\
p rz ed staw iając y m pra w o zależności odległości od ła dunku, posiada n a stę p u ją c e wartości:
Ks = 0,04 (proch S D 1-) Ks = 0,15 (balistyt 50/50) W a rto ś ć Ks dla B M 9 p rz yjm ujem y jako;
K , = 0,06
B iorąc pod uwagę m ałą liczbę d o św iad c zeń w y k o n a n y c h z p ro chami nitroglicerynow ym i oraz n ie d o k ła d n o ść n ie u n ik n io n ą p o m ia
rów, m ożna w yw nioskow ać, że balistyt w y d a je się b ardziej skłonny do d etonacji na s k u t e k u d e r z e n ia fali pow ietrznej niż ru r k o w e p ro chy SD, te zaś ostatn ie p ra w d o p o d o b n ie są mniej czułe niż pro c h B.
Zaznaczyć w ypada, że w szystkie te detonacje, w yw ołane w ten sposób, s p o trze b o w ały względnie z n a czn ą ilość energii: minim um —
480 X 30
1000 ~ 14 ton m (6) działających na p o w ierzchnię 7 cm2 S tą d m ożna byłoby p rz y p u s zcz ać, że p ro c h y B ró ż n ią się w y ra źnie pod w zględem swej w rażliw ości na u d e rz e n ie od m ateriałów w y b u c h o w y c h k rusz ącyc h.
A jednak... b ąd ź m y o strożni i oględni.
Z a p roponuję P anom dok o n an ie n as tę p u ją c e g o d o św iad c zen ia ('):
nałóżm y wiązki p ro c h u B M 9 o gęstości ład o w a n ia 1,15 do d r e w n ia nej skrzyni o w y m iara ch 1 0 X 4 5 cm i o grubości ścian e k 1,5 mm.
U m ieśćm y d łuższą oś skrzyni poziom o w ten sposób, aż eby móc wycelow ać z odległości 2 0 m e tró w z k a r a b in u do śro d k a k w a d r a towej ścianki; wiązki p ro c h u zo sta n ą o dsłonięte p rz ez usunięcie d rew nianej ścianki. K a rab in w y b ierzem y wz. 8 6 ( 8 mm frs) i z m o n tujem y go z b o m b ą m a n o m e try c z n ą pow szechnie u ży w an ą w la b o ra to riac h do b a d a ń korozji.
M a się więc do czynienia z k o m o rą spalania, której pojem ność jest d ziesię ciokrotnie w ię k s z a od pojemności norm alnej łuski i zbli
żo n a do pojem ności p rz e w o d u lufy; w o zna cze niu balistycznym : c = 2 J e ż e li do tej broni w p ro w ad zić pocisk z czerw onej miedzi wagi 7,5 g, p o siadający prz ed n i cylindryczny p ierśc ie ń w iodący 0 śre d n ic y d = 8 , 1 mm oraz tylny p ierśc ie ń w iodąc y o profilu fran
cuskiej kuli D, otrzy m a m y szybkość V10, w p ra w d z ie nieco zmienną, lecz w każ d y m razie taką, k tó r a dochodzić m oże do 1.034 m/sek, przy ła d u n k u 13,5 g p ro c h u B N SF A e i 1.292 m /se k przy ła d u n k u 18,5 g.
W szczególności przy ła d u n k a c h od 14 do 15 g otrzym yw aliśm y szybkość ś re d n ią 1 . 1 2 2 m /sek, przy czym pocisk dosięgał p ły tek p ro chu p ro sto p ad le do ich płasków i daw ał 5 detonacji oraz 1 defla- grację na ogólną liczbę 6 dośw iadczeń.
Płytki p ro c h u u d e r z o n e w zdłuż ich płasków dały 2 deflagracje na 2 w y k o n a n e dośw iadczenia: w innym znów d o św iad c zen iu z a u w ażyliśm y 2 d e to n ac je i 2 deflagracje (całość 4 próby) dla szy b k o ści 1.300 metrów.
Z w rócę uw agę przy sposobności, iż p o trz e b a mniej energii, ażeby wyw ołać d e to n a c ję u d e rz a ją c płytki p ro sto p ad le do ich płasków niż w k ie ru n k u ich płasków. Czyli to, cośm y już zaznaczyli w p r z y p a d ku zapłonu za pom ocą spłonki.
E nergia m ech a n ic z n a p o b u d za ją ca deto n ac ję ta k w jednym, jak 1 w drugim p rz y p a d k u ró w n a się 0,462 tonm etr. na pow ierzchnię 0,5 c m 2. Inaczej mówiąc, u d e rz e n ie m e ch a n iczn e pocisku k a r a b in o wego w osiągniętych w a ru n k a c h d o św iad c zen ia m oże wywołać d e tonację p ro c h u B średniej grubości, jeżeli jego en ergia wynosi około 0,5 tonm etr.
J a k iż więc w nio sek w yciągniem y z ze sta w ienia tych faktów, jeżeli w z b ra n ia m y się od w y sn u w a n ia teorii.
W n io s e k będ z ie je d n a k taki, że en ergia p o trz e b n a do w y w o łania tego sam ego zjawiska: „detonacji p ro c h u B " zm ienia się od pojedynczej do d w u k ro tn e j siły dla danej jednostki powierzchni, zależnie od rod z aju tej energii (fala m e c h a n ic z n a lub fala u d e r z e n io wa) oraz w zależności od sposobu jej zasto so w an ia (płytki prochu z a a ta k o w a n e w k ie ru n k u ich płasków lub p ro sto p ad le do nich).
W każdym b ą d ź razie ilość energii, b r a n a pod uwagę sam a w sobie, nie m oże w y s ta rc z y ć do sc h a ra k te r y z o w a n ia wrażliwości m ateria łu w ybuchow ego. P oza tym, o ile p ro c h ó w koloidalnych nie zaliczam y pod w zględem ich w rażłiwości na bodziec m e c h a n ic z n y — w p o cz et m ateria łó w w y b u c h o w y c h najmniej wrażliwych, nie m ożna
ich jed n ak w y łąc zać z z a k re s u m ożliw ych p orów na ń, co s t re sz c z a n a s tę p u ją c a tablica:
Klasa, do której należ y mat. wybuch.
Rząd wielkości energii m echani
cznej, z a p e w n ia jącej 50% p ra w d o pod obie ństw a d e tonacji, kgm
U w a g i
Proch B 450 J
Baw, strzelnicza z 20% H20
lub alkoholu > 135
Mat, wyb, z azotanem amonu
bez nitrogliceryny 9 do 135 Wrażliw ość zmienna, za
leż na od składu, Nitrozwiązki:
trójnitro- f
i , " ° " v dwunitroz wiązki
3 do 8 7 „ 12 10 „ 30
> 30
Wrażliwość zmienna, w a hająca się w zależności od czystości mat. w y b u chowego oraz od w ym ia
rów kryształów
Pik rynia ny metali od 0,60 do 43,5
Zmienna: od pik rynia nu ołowiu — 0,6 i sr ebra — 0,7 do p ikrynianu w a p
nia — 43,5.
Mat, wyb, chloranowe 0,700 do 2
Wrażliwość zm ien na za
leżnie od składu, od spo
sobu ich po w le k a n ia i od stopnia ro zdrobnienia, Trójnitrore- 1 , • .obojętny —
zorcynian
ołowiu 1 zasadow y —
1,200 1,200
A zo tek ołowiu 1,200
P e n tr y t suchy 0,750 do 1,200 Proch SD z 65% nitroglice
ryny 0,750 do 1,200
Wrażliwość w aha się za
leżnie od wymiarów k ry ształów.
Trójn itro-jednoazydobenzen 1
Piorunia n rtęci 0,700
Dwuazodw unitrofenol 0,500
Nitrogliceryna 0,400
Przygodnie w skazałem , że przy p e w n y ch dośw iad c zen iac h ze s trze la niem z k a r a b in u do p ro c h u B o trzym a liśm y deflagrację z a m iast detonacji.
F a k t te n jest b a r d z o znany. O k re ślają go zależnie od o k o liczności jako „ n ie w y p a ł”, „niewybuch,, itp.
Zauw ażyć się on daje często w ów czas, gdy użyje się spłonki o n ied o statec zn ej mocy (V i e i 11 e: B a d a n ia B. S.) i w kopalniach, gdzie jako prz yczynę ustalono najczęściej n ied o k ła d n e założenie spłonki, p rz y p a d k o w ą n iew rażliw ość m ateria łu w ybuc h o w eg o lub w re szcie n ie d o k ła d n o ś ć uszczelnienia.
Lecz zjawiskiem, k tó re daje się za uw aż yć mniej często, jest deflagracja m asow a z n a czn y c h ilości m a te ria łó w w y b u c h o w y ch pod w pływ em intensyw nego u d e rz e n ia fali, m ogącej jeszcze wywołać efekty m ech a n iczn e z odległości kilku dziesią tk ó w kilometrów, w p rz y p a d k u gdy m ateria ł w y b u c h o w y okaz uje się szczególnie w rażli
wy na pobudzenie.
Zauw ażyliśm y to zjawisko w w a ru n k a c h w y jątkow o e m o cjo n u jących 4 cz e rw c a 1918 ro k u w składzie m ateria łó w w ybuchow ych C ra u d 'A rles. S kład te n zawierał:
1. G ru p ę b u d y n k ó w A złożoną z dwóch rów noległych rzędów, k ażdy o 27 b u d y n k ac h , prz y czym przeciw ległe bud y n k i po dw a były zw rócono frontam i do siebie.
Odległości p om iędzy d w om a sąsiednim i b u d y n k a m i były:
30 m e tró w (m ierzonych od ściany do ściany), 42 m e tró w od frontu do frontu.
P om iędzy dw o m a przeciwległym i b u d y n k a m i odległość wynosiła:
40 m etró w od fro n tu do frontu, 60 m etró w od osi do osi.
2. G ru p ę b u d y n k ó w P złożoną z d w óch linii rów noległych rz ę d ó w po 5 b u d y n k ó w w każdym , ro z m ie sz czo n y c h w szachow nicę z od stęp am i po 50 m e tró w we w szy s tk ich k ieru n k a ch .
G r u p a P zn a jd o w ała się na odległości 195 m e tró w od g ru p y A, p rzy o d m ierz en iu odległości m iędzy b u d y n k am i najbardziej zbliżo
nymi i 285 m e tró w od tejże g rupy przy odm ierz en iu odległości od osi kolejki obsługującej składy.
54 b u d y n k i g rupy A zaw ierały m ateria ły w y b u c h o w e różnego rod z aju (nitrozwiązki, mat. wyb. azotanow e, chloranowe), spośród k tó ry ch ilościowo górow ał kw as pikry n o w y i m ieszanki m elinitowe (MTTC, MDN, MP, M MN itp.) za w yjątkiem je d n a k w szelkich p ro chów k o loidalnych i p ro c h u czarnego.
B udynki nie były rów n o m iern ie zajęte. W ogólnej sum ie z a w ierały one 6.500 ton m ateria łó w w ybuchow ych.
P rz e c ię tn y więc ła d u n e k jednego b u d y n k u wynosił:
6.500
- 1 2 0 ton.
54
Z drugiej strony, d o ch o d z e n ie wykazało, że m ak sy m aln y ł a d u n e k b u d y n k u pojedynczego nie p rz e k ra c z a ł 150 ton.
10 b u d y n k ó w g rupy P nie zaw ierało nic poza m ateriałam i w y buchow ym i, należącym i do typu m elinitu w o p ak o w an iach p rz e p is o w ych (baryłki drew niane). Z aładow anie ich ogólne było około 1.700 ton.
N a s k u te k przyczyn, k tó ry ch ro z p a try w a n ie w tej chwili ńas nie intere suje , 46 b u d y n k ó w grupy A d e tonow a ło w masie (albo ściślej m ówiąc w o d s tę p a c h u łam ków czasu zbyt k rótkich, ażeby m óc w yw ołać w ra ż e n ie kolejności wybuchów).
Na m iejscach po b u d y n k a c h utw o rz y ły się na s k u te k zgniotu gleby i podglebia leje o roz m a ityc h w ym iarach, dosięgających 30 m śre d n ic y przy 5 do 6 m e tra c h głębokości.
8 b u d y n k ó w tej samej grupy zostało spalone: miejsce po nich o d zn a czo n e pozostało p rz ez n ie n a ru s z o n e platformy, k tó re stanowiły podłogę.
10 b u d y n k ó w g rupy P okazało się o d p o rn e w obec p o b u d ze n ia do detonacjii — spaliły się one bez w ybuchu.
Nie zadziwię Panów, jeżeli powiem, że po stara liśm y się w y d o być w szelkie możliwe w nioski z tej katastrofy, p r z e p ro w a d z a ją c o b s z e rn e b a d a n ia d o św iadc zalne nad d e to n a c ją w yw oła ną z odległo
ści, p ostaw ione w sposób taki, by stało się możliwe ustalen ie p r z e pisów b e z p ie c z e ń stw a w a rsztató w , składów o ra z p a rk ó w m ag az y n u jącyc h m ateria ły w ybuchow e. (8)
B adanie to wykazało, n ie ste ty nieco za późno, że zjaw iska ujaw nione w C ra u d 'A rles, aczkolw iek były w strz ąsając e, nie m iały sam e w sobie nic zadziw iającego.
N iezależnie od w szystkiego dziś jeszcze uw a żam y za rzecz g o d n ą za sta n o w ien ia się sam w idok p aląc y ch się budy n k ó w , z k tó ry c h k aż d y za w ierał w sobie 180 ton nitro zw ią zk ó w w ybuc h o w y ch i to bez żadnej skłonności do spotęg o w a n ia szybkości s palania się.
S treścim y się:
Opisaliśm y o b serw acje ty czą ce się efektów u d e r z e ń rozm aitego
rodzaju w s to s u n k u do m a teria łów w y b u c h o w y ch w zględnie mało w rażliw ych. U d e rz e n ia te mogą powodować:
— d e to n ac ję prochów , w y ra b ia n y c h specjalnie dla ich defla- gracji,
— d eflagrację m ateria łó w w y b u c h o w y c h w ścisłym tego słowa znaczeniu, w y ra b ia n y c h w celu w y k o rz y s ta n ia ich w łaści
w ości w y b u c h o w y c h p rz ez detonację.
Moglibyśmy rów nież p rz ytoc zyć wybuchy, w czasie przebiegu k tó ry c h fala w y b u c h o w a p rz e ista c z a ła się w falę defla grac yjną w ło
nie m asy m ateria łu w ybuc h o w eg o oraz gdy d e to n ac ja n astęp o w ała po zw ykłym spalaniu się.
J e d n a k ż e czyniąc to n a d uż yłbym być m oże uwagi P anów i s ą dzę, że cieka w sze b ęd z ie ro z p a try w a n ie serii zjaw isk odw rotnych, czyli deflagracyj prz e is ta c z a ją c y c h się w detonacje; zjawisk, k tó re obejm ują m a te ria ły w y b u c h o w e zn a jdujące się na drugim k ra ń c u dziedziny w rażliw ości na uderzenie.
R zeczyw iście, jest to fakt godny p odkre śle nia , że m ateriały w y b u c h o w e mało w rażliw e na u d e rz e n ie m e ch a n iczn e nie posiadają w łasności d e to n o w a n ia w masie na s k u te k zw ykłego zapalenia, przy w a ru n k u je d n a k b r a k u w nich w szelkiego z a n ie czy sz cze n ia m o g ą
cego je uczulić (jak np. ob ec n o ść tlen k ó w lub p ik ry n ia n ó w ołowiu w kw asie pikrynow ym , o becność p e w n y ch z a n ie czy sz cze ń w topio
nym tro ty lu itp.).
Daliśmy tego dow ód na p rz y k ła d zie faktów z a o b serw o w an y ch przy k atastro fie w C ra u d 'A rles. Inne p am iętn e w ypa d k i w ykazały nam rów nie ż aż n a z b y t w yraźnie, że m agaz yny za w iera ją ce 60 ton p ro c h ó w k o lo idalnych s p alają się n orm alnie nie w yw ołując detonacji.
Lecz na drugim k ra ń c u sze regu mat. w y buchow ych, w dziale piorunianów , a z otków jak ró w n ie ż w m ateria ła ch w y b u c h o w y ch ch lo ra n o w y ch zjaw isko rozw ija się inaczej.
Je ż e li nie były p rz e d się w z ię te specjalne środki za p o biegaw cze w celu ro z p ro sz e n ia energii cieplnej, w ytw a rzają cej się na s k u tek spalania się i w m iarę jej w y p ro d u k o w an ia, to stw ierdz ić m ożna niezaw odnie, że d e to n a c ja nie om ieszk a nastąp ić przy w y starczającej ilości m a te ria łu w ybuchowego.
W a ru n k i, w k tó ry c h m ożna zauw ażyć o k re s deflagracji p o p rz e dzający d etonac ję, pow inny być ok re ślo n e dla k aż dego poszc zeg ó l
nego m a te ria łu w ybuchowego.
T a k w ięc dla m a teria łów w y b u c h o w y ch chlora n o w y ch , przy zwykłej te m p e r a t u r z e i ciśnieniu atm osferycznym , p rz yśpieszenie
spalania się jest w zględnie słabe do tego stopnia, że w szelkie d o św iad c zen ia zapłonienia d o k o n a n e na m a sa c h poniżej 1 0 0 kg nie dały nigdy detonacji — przynajm niej o ile to nam jest w iadom e.
Było to p ra w d z iw ą niesp o d zia n k ą, gdy w czasie poszu k iw a n ia p rz yczyn katastro fy w C rau d ’A rle s w ywołaliśm y przez podpalenie nie o c z e k iw a n ą d e to n ac ję pozostałej re sztk i m ateria łu w y buchow ego w ogólnej ilości ła d u n k u 300 kg. (9)
B ard z o szybko zauważyliśmy, że zjawisko to m ożna sy s te m a tycznie p o w ta rz a ć z m ateriałam i w ybuchow ym i tego rodzaju.
R o z p a trz m y t e ra z kolejno m ateria ły w ybuchow e w edług z w ię k szającej się wrażliwości, aż do najbardziej wrażliwych.
Masy, jakie należy pobudzić do rozkładu, aby osiągnąć zja
w isko detonacji, pow inny być coraz to m niejsze jak rów nież coraz k rótszy jest czas trw a n ia zapłonienia w stęp n e g o aż do chwili, w k t ó rej to ostatnie p rz eisto c zy się w zjaw isko n ie u ch w y tn e do z a o b s e r
wowania.
W te n to sposób B e r t h e l o t mógł napisać: (I0) „piorunian d e to n u je w próżni od ze tk n ię cia się z d ru te m z m osiądzu ro z p a lo nym do czerw oności, lecz d e to n ac ja nie ro z p rz e str z e n ia się na ziarnka n iesty k ając e się z drutem , jak to zachodzi pod ciśnieniem a tm o s fe ry c z n y m ” .
B e r t h e l o t się omylił. Oto w jaki sposób zdaliśm y sobie z tego spraw ę.
N azajutrz po u kończeniu wojny światowej do L aboratorium Komisji N aukow ej M ateria łó w W y b u c h o w y c h napłynęły liczne t e m aty badań.
O dzw ierciadlały one dw a główne zagadnienia:
1. J a k zabezp iec zy ć p rz e c h o w a n ie olbrzym ich ilości m a t e r ia łów w ybuchow ych, pozostałych po wojnie i jak zapew nić b e z p ie czeństw o ich m agazynowania.
2. W jaki sposób dać m ożność przem ysłow i cyw ilnem u w y k o rz y s ta n ie tej m asy n agrom a dzonej energii, czy to d ro g ą o d p o w ie d nich p rz ek ształce ń , czy też drogą zastosow ania do ro b ó t użyteczności pow szechnej w obec szerokiego pola do pracy, o tw ierającego się na s k u te k p o w ro tu pokoju.
W te n sposób nasze p ra c e miały za t e m a t b ad a n ie roz kła du najp rz eró ż n ie jszy ch m ateria łó w w ybuc h o w y ch , a w szczególności — w yszu k a n ie n a jprostsze go ró w n a n ia najbardziej p rz y d a tn e g o do w y
r a ż e n ia stan u śro d o w isk a po przejściu p rz e z niego fali w ybuchow ej.
W czasie ty ch p o szu k iw a ń w ywołaliśm y za pom ocą spłonek z p io runiane m deto n ac ję ład u n k ó w w y buchow ych, p o dw iesz onych w kadzi o pojem ności około 1 0 0 litrów, w k tórej mogliśmy w y tw o rzyć w z g lę d n ą próżnię.
N iew ypały zd a rz a ły się stosu n k o w o rzadko, o ile p ozostające ciśnienie w e w n ą trz kadzi było w iększ e niż k ilkanaście cm, co było rów nież tru d n e do zrealizow a nia ze w zględu n a to, że dla z a p e w nienia szczelności kadzi b yła ona um ieszc zo n a pod wodą.
N a tom iast n iew ypały staw a ły się coraz to częstsze, w m iarę gdy pró ż n ia się zw iększała. Z tego faktu je d n a k n a razie nie z d a w aliśm y sobie s p ra w y ja k rów nież z pew nej zależności istniejącej p om iędzy tym i d w o m a zm iennym i czynnikami.
N ależy w spom nieć, że w owym okresie, to zna czy od 1924 do 1926 r. nie m ieliśmy innego p u n k tu z a p atry w a n ia , jak orz ecz en ie B e r t h e l o t a w s to s u n k u do sposobu, w jaki się za chow uje pio
ru n ian rtęc i prz y zetk n ię ciu się z zapłonnikiem . T ru d n o śc i d o św ia d czalne w t e n sposób pomogły nam w k o ń c u wyśw ietlić spraw ę, p o niew aż prz ez dłuższy czas przypisyw aliśm y n iew ypały n i e d o k ła d nościom zm o n to w an ia i d o piero s y s tem aty cz n e b a d a n ie doprow adziło nas do o d k ry c ia m ech a n izm u zjawiska.
Powyżej w sp o m n ian e b a d a n ie zostało s t re sz c z o n e w pewnej ilości n o ta te k jeszcze nie p o d a n y c h do pow szechnej wiadomości, lecz p rz e d s ta w io n y c h Komisji N aukow ej P ro ch ó w i M ateria łó w W y b u ch o w y ch p. t. „ W p ły w ciśnienia na ro z p a d prz ez nagłe p o d n ie sienie t e m p e r a t u r y (szybkie nagrzew a n ie w kró tk im p rzeciągu czasu) w jednym pun k cie m asy m ateria łó w w y b u c h o w y c h " .
Z re sz tą sam Kom itet, k t ó re m u p rz edstaw iliśm y n asze pierw sze wyniki b adań, polecił nam p ro w a d z e n ie d alszyc h d o ciek a ń s k ie ro w a n ych ku u stalen iu w aru n k ó w , w jakich fala zw ykłego sp alan ia się m oże prz eista cza ć się w „falę u d e r z e n ia i s p a la n ia ” .
B aw ełna strzelnicza, kw as pikrynow y, pro c h nitrocelulozow y BF, nitrogliceryna, m asy zapałow e w y d o b y te ze sp ło n ek e le k tr y c z nych, pio ru n ian rtęc i i az o te k ołowiu p o d d a n e zostały naszym b a daniom, m ającym n a celu, o ile możności, o zna cze nie granic ciśnień, dla k tó ry c h zauw ażyć m o żn a zm ianę w układzie rozpadu.
O trzym aliśm y w ciągu 1932 ro k u n a s tę p u ją c e wyniki, przy czym m ateria ł w y b u c h o w y był ła d o w a n y w pow łokę w yjątkow o mało o d p o rn ą (papier, cie n k a te k tu ra , t e k t u r a z azbestu).
2 . W i a d . T e e h n . U z b r . N r 4 1 .
Mat. wybuchow y, masa, gęstość
K ra ńcowa wysokość ciśnie
nia (mm rtęci), p rzy której
za uw aża się: Rodzaj zapłonu i ilość prób Detonację Defla-
grację
Brak de- flagracji
Kw. pik rynow y 11 g — -
Ciśnienie atmosfe
ryczne
D ru t z wolframu 0 2/ 10, dług. 12 mm, Stopienie w ew nątrz mat, wybuchow ego za pomocą prą d u 21 am-
perów . (4 próby) Nitrogliceryna 19 g — — jak wyż. J a k wyżej (7 prób)
BF — 145 139 J a k wyżej (7 prób)
Baw ełna strz. o 13% N
sucha 0,5 g — 79,5 72 Drut stalowy 0 1/10,
dług, 30 mm (31 prób) M ieszanka zapałow a
do zapalnik ów e le k trycznych
ro danek Cu : 50 chloran Ca : 50
1 g
2 — — Zapaln ik elektryczny
do deto natora (11 prób)
P iorunia n rtęci 0,3 g
o gęstości — 4,02 — 254 15 Drut stalowy 0 1/10,
dł. 30 mm Piorunia n rtęci 0,3 g
o gęstości graw im e
trycznej (tj. gęstości luźnego zsypywania)
28 — 15 J a k wyże)
Pio runia n rtęci 1,5 g (gęstość gra w im e
tryczna)
41 — 36 J a k wyżej
Co się tyczy a z o tk u ołowiu to sądzimy, że p o ży tec zn e b ęd z ie zagłębienie się w pew n e szczegóły:
1. Próba N r 3 (14X111932 r.).
C ięża r użytego azotku: 1 g.
C iśnienie — poniżej 1 mm rtęci.
M ateria ł p o d d a n y to p ieniu posiadał nast. cechy:
Ś rednica: 45/1000 mm; sk ry te ciepło topnienia: 6 8 kal./g.
Długość: 2,3 mm i 0,1; ciepło właściw e: 0,127 kal./g.
T e m p e r a tu r a topnienia: 1.360°; p rz ew o d n ictw o term iczne: 0,06 k a l./g ./c n r/c m /s e k .
O p ó r e le k try c z n y — 48 mikroomów.
Po zapłonieniu w cale nie następuje deflagracja.
P o w ło k a m ateria łu w y buchow ego w ydaje się nienaruszona.
Nosi ona w s za k że n a ścian k a ch w e w n ę trz n y c h ślady czarne, k tó re po bliższym z b a d an iu okazały się b e z wszelkiej w ątpliw ości nalotem ołowiu. Zapalnik w ykazuje, że p rą d e le k tr y c z n y podniósł t e m p e r a t u r ę substancji do p u n k tu sąsiadującego z te m p e r a t u r ą to p n ien ia albo jej równego.
O d łam ek substancji okazał się nie całkow icie stopiony. Służy on jako o p ra w a do p erły z az o tk u m ającej 0,5 mm śre d n ic y i w a żącej Yio miligrama. P e rła ta k o lo ru c z a rn o b r u n a tn e g o w styku z top- liwem stanow i do w ó d p o c z ą tk u rozpadu, bez p r z e k a z a n ia p o z o s ta łości m asy azotku, k tó ra jest nie tknięta.
2. P ró b y N r N r 53, 56, 59 i 60 (17 listo p a d a 1933 r.):
Zapalniki jak w poprz ed n im do św iad c zen iu z tą je d n a k różnicą, że zostały one d o b ra n e z op o re m pom iędzy 0,95 i 1-ym omem.
P rą d poniżej 45 wolt. N apięcie 1 am per.
C iśnienie ró w n e 1/ i0 mm rtęc i w y ra ż o n e za p om ocą ru rk i spię
trzającej (pomiar ciemnej p rz e strz e n i Hittorfa).
P rzy zapłonieniu za u w a ż a się w z ro s t ciśnienia: to ostatnie p rz ech o d z i z Y20 mm do Y10 mm.
N a stę p n ie stw ierdzono, że m a sa a z o tk u nie tknięteg o za w iera g ru d k i ziaren, z k tó ry c h n ie k tó re są w zględnie dość zna cznyc h w y m iarów b a rw y sz a ro -cz arn e j. Zostały one z b a d a n e — są to cząstki a z o tk u mniej lub więcej rozłożone.
P ow yższe zjaw iska ro z p a trz o n e z n ajw ięk sz ą sta ra n n o ś c ią w y d ają się nam d o s ta te c z n ie ustalonym i, tym b ardziej że zaprosiliśm y do przyjęcia udziału w n asz y ch d o ś w iad c zen iac h licznych badaczy, a po śró d nich H e n ry L e C h a t e l i e r a .
Od tej chwili, d o konyw ując s yntezy w yników po n ad 200 prób, ośm ielam się w ypow ie d zieć n a s tę p u ją c ą r e g u ł ę n ): „poniżej p e w nego kra ń co w eg o ciśnienia ro z p a d m asow y (przez d eflagrację lub przez detonację) p roc hów albo m ateria łó w w y b u c h o w y ch nie m oże być p o b u d zo n y p rz e z zetknięcie z płom ieniem lub ciałem ro z palonym, jeżeli ta styczność jest k ró tk o trw a ła ".
Pow yższy w yw ó d sform ułow any w sposób b a r d z o ogólnikow y—
z b y t może n a w e t ogólnikowy— (bo gdzież znajdziem y bada cza , któ ry jako e n tu z ja sta swojej idei nie będ z ie skłaniał się do uogólniania
w niosków z o trz y m a n y c h wyników) był p o d d a n y wątpliwości. Nie k w e stio w a n o jego słuszności jedynie w p r z y p a d k u m ateria łó w w y b uchow ych, służących do n ap e łn ia n ia p ocisków ja k rów nież w p r z y pa d k u piorunianu.
C o p ra w d a w tym sam ym czasie (1931— 1933 r.) b a d a n ia t y c z ą ce się p io runianu pom nożyły się po la b o ra to ria c h i w szystkie z m ie
rzały do zrefo rm o w a n ia tw ie rd z e n ia B e r t h e l o t a .
Ta k np. L a f f i t t e w k o ń c u 1931 ro k u oznajm ił w jednym ze sw ych odczytów : „ D eto n acja p io ru n ian u nie w y d a je się być m o m entalną; pew ie n o k re s deflagracji p o p rz e d z a d eto n a c ję ".
W p a ź d z ie rn ik u 1933 r. (12) S c h u m a c h e r ogłasza s p ra w o zdanie o n iedetonacji pio ru n ian u n agrzanego w próżni n a m e ta licznej płycie.
Z drugiej zaś stro n y mogliśmy uzupełnić n asz e p ró b y i w m arc u 1934 r. w yk o n a ć d o św iadc zenie n astępują ce: p rz y ciśnieniu a tm o sferycznym i p rz y gęstości d = 4,10 pio ru n ian rtęci spala się w sp o sób ró w n o m ie rn y z s zybkośc ią 1 cm na sek u n d ę , co zm ierzo n e zo
stało na p rz e s trz e n i około pół cen ty m e tra, O w a szybkość zdaje się m aleć w m iarę zm niejszania się gęstości. (13)
Natom iast dla azotku ołow iu powstała pewna sprzeczność, gdyż inni badacze wprow adzili w grę szereg w łasnych bardzo do
kładnych spostrzeżeń, znajdujących się w sprzeczności z naszym i obserwacjami.
S p o strz e ż e n ia te zostały ogłoszone p rz ez M u r a o u r a i S c h u - m a c h e r a , (u ) k tó ry wywnioskował: „istnieje p o d s ta w o w a ró żnica w sposobie, w jaki się za chow uje a z o te k ołowiu o ra z p iorunian rtęci. A z o te k d e to n u je przy każ d y m u d erzen iu , n a w e t w próżni r z ę d u ł/io nim rtęc i p rz y najm niejszych ła d u n k a c h 0,03 g. P iorunian s r e b r a za chow ałby się p o d o b n ie ”.
H e n ry L e C h a t e l i e r , k tó ry był obec n y przy n asz y ch d o św iadczeniach, w idział a z o te k ołowiu p o zostający nien aru szo n y m po zapaleniu, k tó re wyw ołało zaledw ie z a p o czą tk o w an ie reak cji (czego była d o w o d e m o becność m etalicznego ołowiu w m asie a z o tk u u ja w niona po próbie), nie był w sz a k ż e całkow icie p rz e k o n a n y co do praw idłow ości naszego uogólnienia, co w yraził w liście, jaki wysto sował do mnie 23 listo p a d a 1933 r. List t e n ro z p o c z y n a się w nast.
sposób:
„Drogi K olego, nie jestem zupełnie przekonany co do analogii, jaką Pan chce przeprowadzić pom iędzy zapłonieniem pod słabymi ci
śnieniam i azotku ołow iu i zapłonieniem piorunianu rtęci.
Mówi P an zresztą, iż zjaw iska są znacznie mniej w yraźne.
Istotnie nie zdołał pan osiągnąć deflagracji a z o tk u ołowiu tak, jak się ją o trzym uje dla piorunianu. Zauw ażył P an zaledw ie tylko ślady reakcji. Nie jest konieczne, aż e b y w szystkie m ateria ły w y
b u ch o w e miały za ch o w y w a ć się w jed n a k o w y sposób..."
W ostatniej analizie, na co zw rócił uw agę L e C h a t e l i e r , był p o d k re ślo n y nie tyle n ie za p rze czo n y p ierw s zy fakt, iż nie z d o ła liś m y po d d ać k ry sz ta łó w a z o tk u te m p e r a tu rz e wyższej ponad 1.300° p rz ez ze tknię cie z d ru te m m etalicznym , p rz y czym ro z p ad zapłonionego p rz y zetk n ię ciu a z o tk u nie ro z p rz e str z e n ił się na m asę, lecz drugi fakt, że nie d o s ta rc z a m y dow odu, iż m ożem y według ż yc zenia— t a k jak dla p io ru n ian u — w yw ołać detonację, deflagrację, albo nieza palenie d ro g ą prostej zm iany w a ru n k ó w dośw iadczenia.
W szelki spór, jaki się w yłania na tle dobrze zaobserw ow anych zjawisk na skutek drobiazgowo dokonanych przygotowań dośw iad
czalnych, daleki jest od bezpłodności.
W danym przypadku, wydaje się, że należy przypisać rozbież
ność zdań tyczących się sposobu, w jaki się zachow uje azotek oło
wiu, pewnem u czynnikow i zm iennem u, który— i tu leży niew ątpliw ie nasz błąd— om ieszkaliśm y przyjąć pod uwagę w naszych pierw szych próbach, m ianowicie: stan czystości azotku.
M u r a o u r operow ał z kryształam i przygotowanym i specjalnie dla dośw iadczenia, my zaś posiłkow aliśm y się w Sevran azotkiem technicznym i nie jest w ykluczone, że produkt mógł zaw ierać w so
bie pewną zaw artość azotku sodu. M ożliw e też jest, iż azotek oło
wiu sam orzutnie w czasie przechow yw ania uległ powierzchownym przekształceniom , np. przez działanie dwutlenku w ęgla z atm osfery, tworząc cienką pow łokę węglanu ołowiu.
N ie prowadziliśm y dalej sporu. Natom iast wydało się nam cie
kawym poddanie próbom innego materiału w ybuchow ego inicjujące
go, wyjątkow o wrażliwego: trójnitrorezorcynianu ołowiu.
P ró b y p rz e p ro w a d z o n e w lab o ra to riu m pod prz ew o d n ictw e m prof. U r b a i n a p rz e z p. G r i i n s t e i n a , były p ro w a d z o n e w nast.
sposób:
U w a żan o p ró b ę za d e c y d u ją c ą nie w ów czas, gdy m ateria ł w y
b u chow y d eto n o w a ł pod ciśnieniem zm niejszonym — co mogło być p rz y p is y w an e niedo k ład n o śc io m dośw iad c zaln y m — lecz wówczas, gdy ro z p rz e s tr z e n ie n ie się detonacji na całą m asę, k tó re nie nastąpiło w próżni, w y tw a rz a ło się je d n a k z chwilą, gdy ciśnienie staw ało się znów norm alne.
Do ty c h prób, nie licznych, nić platy n o w ą n ag rz e w a ją c ą z a s tą piono d ruc ikie m chrom e low ym o 4/io m m0 ,
P ro d u k ty p rz e c h o w y w a n e w wodzie, z racji ich niezwykłej w rażliw ości w stanie suchym , były um ieszc zone w m isecz k ach i s u szone w o becności k w a su siarkow ego w e k s y k a to r z e tym samym, w jakim dalej miały być b ad a n e.
P ró b a 1: susze nie w ciągu 24 godzin. Zapłonienie w próżni o 1 cm rtęci wyw ołuje gw ałto w n ą detonację, k tó ra rozbija m iseczkę.
P ró b a 2: J a k wyżej. D e to n a c ja roz bija m iseczkę o ra z p o d staw ę a p a r a t u um ieszczonego w eksy k a to rze.
P ró b a 3: J a k wyżej. P o d s ta w a z bloku k o rk o w e g o jest rów nież zniszczona.
P ró b a 4: W sz elk ie środki zostały p rz edsięw z ię te , aż eby z a p e w nić możliwie najlep sz e w y su sze n ie p r o d u k tu .
a) P ro d u k t d o sk o n ale w ysuszony, u m ieszczony w próżni o 1 cm rtęci. U jaw nia się deflagracja, w ydziela się światło, a część p r o d u k tu jest po p ro stu p rz e rz u c o n a n a d ru g ą stro n ę m iseczki.
b) Z chw ilą gdy p o w ra c a ciśnienie a tm o sfery czn e i p o k ry w a jest zdjęta, p r z e k r ę c a się m ise c z k ę tak, aż eby d ru c ik zagłębi! się w p ozostałą m asę m ateria łu w ybuc h o w eg o Zapłonienie daje w y ra ź nie s u c h ą i gw ałtow ną deto n ac ję nie p o zo staw ia jącą po sobie n a j
m niejszej cząstki p ro d u k tu .
W id e n ty c z n y c h w a ru n k a c h dośw iad c zen ia pio ru n ian r tę c i p o został n i e n a r u s z o n y p rz y z e tk n ię c iu z rozp alo n y m drucikiem .
A zatem t ró jn itr o re z o rc y n ia n ołowiu w y ra źn ie różni się od piorunianu, n ato m iast już pod próżnią, o d p o w iad a ją cą 1 cm słupa rtęci, jest możliwe z a o b serw o w an ie deflagracji z a m ia st w yra źnej detonacji.
Czyż byłoby to zjaw iskiem p rz ypadkow ym , czy też tró j n itr o re z o rc y n ia n ołowiu p o d p o rz ą d k o w y w a ł się regule granic detonacji?
J e d n o tylko dośw iad c zen ie jest oczyw iście n iew ystarczające, aż eby móc stw ierdzić, że istnieje p e w n a g ra n ic a d etonacji i, zdaniem naszym, byłoby b a r d z o ciekaw e zb adanie zjaw iska p rz y ciśnieniach poniżej 1 cm rtęci. B ęd zie to te m a te m p ra c przyszłych, aczkolw iek sam o istnienie granicy detonacji, odpow iadającej t a k słabym ciśnie
niom, p osiada zna cze nie czysto sp ekulatyw ne.
N atom iast, zasta n aw iają c się n a d zależnością, jak a mogłaby istnieć pom iędzy w ra żliw ością m a te ria łu w ybuc h o w eg o n a p o b u d z e nia m e ch a n iczn e a istnieniem owej granicy (chociaż n itroglic eryna znajduje się na najniższym szczeblu skali w rażliw ości i poza sferą, w której m ożna zapłonić m ateria ł w y b u c h o w y pod ciśnieniem a tm o
s fe rycznym p rz ez m o m entalne stopienie d ru c ik a m etalicznego), p o staw iliśm y sobie pytanie, czy dla pew nej kategorii m ateriałów w y b u c h o w y ch d o kładnie określonych, w y k a zu jący c h łatwo d ającą się o b s e rw o w a ć w rażliw ość na u d erzenie, a jed n o cz eśn ie w yra źnie ró ż n ą dla każ d eg o z n ich— m ożnaby zw iązać w rażliw ość z zasięgiem g ra n ic w ybuchow ości.
S kierow aliśm y nasz w y b ó r na pik ry n ian y m etaliczne. P r z y r z ą dzono 2 0 pikry n ian ó w m etali n ajbardziej ro z p o w sz e c h n io n y c h w uży
ciu. Były one oczyszczone i s p ra w d zo n e w la b o ra to riu m prof.
U r b a i n a . N a stę p n ie zostały one p o d d a n e p róbom k afarkow ym i ułożone podług określonej w te n sposób w rażliw ości ich n a u d e rzenie:
— n ajbardziej w rażliw e [Pb, Ag) d efla grują p rz y u d e r z e niu 0,7 kgm.
— średniej w rażliw ości (Sr, Ba, K, Fe, Li, Cu, Na, N H t , Cd) deflagrują pom iędzy 7,5 i 14,5 kgm.
— m ateriały w y b u c h o w e o słabej w rażliw ości (Hg, Co, Ni, Mn, Cr, Zn) deflagrują pom iędzy 2 0 i 29 kgm.
— m a te ria ły w y b u c h o w e o b a r d z o słabej w rażliw ości (Ca, Mg, Al) deflagrują od p ra c y w iększej n a d 40 kgm.
W w yk o n a n iu p. C h a m p e t i e r a , w yżej w ym ienione p ik ry niany, po up rz ed n im ich w ysuszeniu, zostały p o d d a n e b o m b a rd o w a niom k a to d o w y m za pom ocą n a s tęp u ją ceg o u k ła d u dośw iadczalnego:
E le k tro n y były w y d z ie la n e prz ez nitkę w olfram ow ą, n a k r y tą so c z e w k ą d a ją c ą ognisko o po w ierzch n i 2 m m2 n a a n ty k ato d z ie u tw orzonej z płytki m etalicznej w postaci czepca, p o k ry w a ją c e g o r u r kę szk lan ą o c h ła d z a n ą w o d ą bieżącą. N a owej płytce metalicznej u m ieszcza się m aleńkie oczko tłuszczu wielkości główki od szpilki p o d trz y m u ją c e b a d a n y k ry s z ta ł pikrynianu.
A n t y k a t o d a jest n a ziemi. N apięcie prz y śp ie szając e e le k tro n ó w w a h a się od 10,000 do 15,000 woltów.
Z az n acz am y przy tej sposobności, że a p a r a t został zbudow any, t a k że by ułatw ić u zyskanie próżni k atodow ej o ra z odpow iednie um iej
scow ienie m ateria łu w ybuc h o w eg o p o d d a w a n e g o dośw iadczeniom , W powyżej o p isanych w a r u n k a c h w s z y stk ie p ik ry n ia n y z b a d a ne (alkaliczne i ziem alkalicznych) p o zostały nie tk nięte.
P rzy g o to w a w szy k ry sz ta ły pikrynianów :
Na — N H 4 — C d — Co — Ni — Mn — Zn — Ca — M g 1)
*) Za w yjątkiem pik ry n ian ó w bardzo w rażliw ych n a uderz enie (Pb, Ag).
i um ieszc zając je n a d ru c ik u z w olfram u o długości 1 0 mm i o średnicy
3/ 100 mm, rów nie ż skonstatow aliśm y, pod ciśnieniem atm osferycznym , że n ag rz e w a n ie d ru c ik a m etalicznego do t e m p e r a t u r y czerw oności (bez d o p ro w a d z e n ia do topnienia) nie w yw ołuje nic poza defłagracją p ik ry n ia n u um iejscow ionego w sąsiedztw ie sam ego drucika, w yjąw szy p r z y p a d e k p ik ry n ia n u Mg, p rz y k tórym zauw aż o n o syczenie, r o z p ry s k iw a n ie oraz ro z k ła d b a r d z o p o su n ięty n aprzód, aczkolw iek nie zupełny.
Co zaś się ty czy pik ry n ian u Pb, to p. G r ii n s t e i n, po p rz y gotow aniu z w ielk ą stara nnością, o czyszczeniu i zidentyfikow aniu p ik ry n ia n u za sad o w eg o ołowiu, p o d d a ł go próbom deflagracji w y b u chowej d ro g ą b ez p o ś re d n ie g o zapalania, pod ciśnieniem a tm o s fe r y c z nym i w próżni, za po m o cą o strz a platynow ego o 3/io mm, d o p ro w a d zo n eg o do białego ż a ru p rz e z p r ą d e le k try c z n y o 5 am p erach , z a n u rz a n e g o p rz y d o św ia d c z e n iu w b a d a n y proszek,
Ł a d u n e k tego p ro s z k u dosięgał wagi około 60 mg, co było w y s tarc zając e, a ż eb y w yw ołać n a wolnym p o w ietrz u g w a łtow ny w y
b u c h z w y d z ie le n iem czarnej sad z y (utworzonej z w ęgla i ołowiu).
W pow y ż sz y ch w a r u n k a c h trz y serie p ró b przyniosły je d n a k o w e wyniki:
— n a p o w ie trz u d e to n a c ja kom pletna;
—• w próżni zap ło n ie n ie id en ty cz n eg o ła d u n k u wywołało, przy z e tk n ię ciu z zap alając y m d ru te m i dookoła, p rz e s trz e ń obw o d o w ą o pro m ien iu od 3 do 4 cm, p o k ry tą sadzą, o d p o w ia d a ją c ą ro z k ła dowi p ik ry n ia n u p rz e z ciepło w y d zielające się z drutu; na z e w n ą trz teg o koła p ik ry n ian był nie naruszony.
Z chwilą, gdy ciśnienie a tm o s fery czn e zostało przy w ró co n e , p o zo stałą część substan cji z e b r a n ą naokoło platynow ego d r u t u prz ez ro z ż a rz e n ie d r u t u d o p ro w a d z o n o do głośnego w y b u c h u n a ty c h m ia stow ego całej masy.
A wiąc pikryn ia n zachow ał całkowicie sw e własności wybuchow e.
Czy istnieje m ożliw ość s topniow ania e fektów w y b u c h u w edług w a ru n k ó w d o św ia d c z a ln y c h i u s talen ia m e to d y o k re ś la n ia w ra ż li
wości, k tó ra jako k r y te r iu m p o d a w a ła b y g ranice detonacji?
O d p o w ie d ź na to p y tanie nie jest jeszcze m ożliwa przy d o ty ch cz aso w y m stadium rozw oju n asz y ch badań.
S tre s z c z a m y się:
M ateria ły w y b u c h o w e zn a jdujące się w użyciu praktycznym , w tej liczbie p e w n e m a te ria ły sto so w an e do sp ło n ek — jeżeli nie
