Εκρηκτικές ύλες, ή κοινώς εκρηκτικά

Στο άρθρο που ακολουθεί γίνεται επεξήγηση για τις εκρηκτικές ύλες, τις διακρίσεις τους και τον τρόπο χρήσης τους.

Εκρηκτικές ύλες, ή κοινώς εκρηκτικά, ονομάζονται κάποιες απλές ή σύνθετες ουσίες, οι οποίες περιέχουν μεγάλη ποσότητα αποθηκευμένης ενέργειας που κάτω από ορισμένες συνθήκες μπορεί να απελευθερωθεί απότομα προκαλώντας έκρηξη, δηλαδή έκλυση μεγάλης ποσότητας ενέργειας σε εξαιρετικά μικρό χρονικό διάστημα, παράγοντας αέρια

υψηλής πίεσης και πολλαπλάσιου όγκου.

Τα παραγόμενα αέρια, λόγω της μεγάλης ταχύτητας αύξησης του όγκου τους, προκαλούν ισχυρά μηχανικά αποτελέσματα που συνοδεύονται από κρότους. Οι εκρηκτικές ύλες χρησιμοποιούνται κυρίως στην εκτόξευση βλημάτων από πυροβόλα όπλα (π.χ. τυφέκια, πιστόλια κ.λπ.), την καταστροφή στόχων, καθώς επίσης για εκτινάξεις, εκβραχισμούς, εξορύξεις, ανατινάξεις και υπονομεύσεις.

• Τα εκρηκτικά ανήκουν στα επικίνδυνα φορτία και φέρουν ειδική σήμανση. Η εμπορία, διακίνηση - μεταφορά και χρήση αυτών γίνεται πάντα κατόπιν σχετικών αδειών των «καθ’ ύλην» και «κατά τόπων» αρμόδιων Αρχών λαμβάνοντας κάθε φορά ιδιαίτερα μέτρα ασφάλειας, απ’ όλους τους εμπλεκόμενους και ποτέ μονομερώς. Τα μέτρα ασφαλείας της διακίνησής τους αρχίζουν από το σημείο αρχικής φόρτωσης μέχρι του σημείου προορισμού και του χρόνου χρήσης τους.

Διάκριση

Οι εκρηκτικές ύλες διακρίνονται στις ακόλουθες γενικές κατηγορίες:

1. Χημικές, όπως π.χ. η νιτρογλυκερίνη και το ΡΕΤΝ. Αποτελούν χημικές ουσίες, υγρές ή στερεές, οι οποίες περιέχουν μεγάλη ποσότητα αποθηκευμένης χημικής ενέργειας, που υπό ορισμένη θερμική ή μηχανική επίδραση υπόκεινται σε έκρηξη, παράγοντας φως (λάμψη) και αέρια υψηλής θερμοκρασίας, πίεσης και πολλαπλάσιου όγκου.

2. Μηχανικής πίεσης συμπιεσμένων αερίων, των οποίων η κατάσταση μεταβάλλεται απότομα, π.χ. συσκευασίες αεροζόλ. Συνήθως η δράση τους βασίζεται στις πιέσεις που αναπτύσσονται κατά την απότομη μεταβολή της καταστάσεως ενός υγρού προς αέριο και κατά την απότομη θέρμανση ενός αερίου, το οποίο είναι περιορισμένο σε κλειστό χώρο. Μηχανικές εκρήξεις οφείλονται και στην απότομη ατμοποίηση του νερού, όπως π.χ. αυτές που παρατηρούνται στις περιπτώσεις εκρήξεων ηφαιστείων.

3. Πυρηνικές, όπως η σχάση ισοτόπων ουρανίου 235 και πλουτωνίου 239.

Γενικά χαρακτηριστικά

Ολες οι εκρηκτικές ύλες έχουν τα παρακάτω δύο χαρακτηριστικά:

• Είναι χημικά ή ενεργειακά ασταθείς

• Η πυροδότηση μιας εκρηκτικής ύλης έχει σαν αποτέλεσμα την απότομη αύξηση του υλικού που συνοδεύεται από την παραγωγή μεγάλων ποσοτήτων θερμότητας και αλλαγή στην πίεση.

Ως προς την ταχύτητα εκρηκτικότητας διακρίνονται σε χαμηλής και σε υψηλής εκρηκτικότητας ύλες. Οι χαμηλής εκρηκτικότητας ύλες καίγονται με ταχύτητα μικρότερη της ταχύτητας του ήχου. Μπορεί όμως και να εκραγούν κάτω από συνθήκες υψηλής πίεσης και θερμοκρασίας, π.χ. εντός περιορισμένου χώρου. Συνήθως χρησιμοποιούνται ως προωθητικές ύλες. Οι υψηλής εκρηκτικότητας ύλες καίγονται με εξαιρετικά μεγάλη ταχύτητα (υπερηχητική) 3-9 km/sec, παράγοντας έκρηξη. Χρησιμοποιούνται ως εκρηκτικά σε κεφαλές μάχης, ανατινάξεις, κατεδαφίσεις, υπονομεύσεις, κτλ.

Οι υψηλής εκρηκτικότητας ύλες διακρίνονται ανάλογα με την ευαισθησία τους σε πρωτεύουσες και σε δευτερεύουσες εκρηκτικές ύλες. Οι πρωτεύουσες είναι εξαιρετικά ευαίσθητες και χρησιμοποιούνται σε πυροκροτητές, εκκαύματα και θρυαλίδες. Οι δευτερεύουσες είναι λιγότερο ευαίσθητες και χρησιμοποιούνται ως η κύρια εκρηκτική ύλη που ενεργοποιείται από κάποια πρωτεύουσα εκρηκτική ύλη.

Η Πυρίτιδα (καθαρεύουσα: Πυρίτις) κοινώς (το) μπαρούτι ή η μπαρούτη, είναι η αρχαιότερη εκκρηκτική ύλη, που αποτελεί μείγμα άνθρακα, θείου και νίτρου. Παραμένει άγνωστο το πότε και από ποιον πρωτοδημιουργήθηκε.

Μείγματα

Η συνήθης μαύρη πυρίτιδα είναι μείγμα νιτρικού καλίου, θείου και άνθρακα. Το μείγμα αυτό προκειμένου να σπάσει σε κόκκους για να μπορεί να χρησιμοποιηθεί αποτελεσματικά, αλέθεται σε ειδικούς μύλους, τους μπαρουτόμυλους. Οι συνηθέστερες αναλογίες, επί τοις %, για το σκοπό χρήσης είναι ως ο ακόλουθος πίνακας:

Νο  Σκοπός χρήσης Νιτικό κάλιο Θείο Ανθρακας  Σύνολο %

1  Πυρίτιδα πολεμικών όπλων  75 12,5 12,5 100

2  Πυρίτιδα κυνηγίου  78 10 12 100

3  Πυρίτιδα εκρηκτικών (φουρνέλων) 62 18 20 100

• Σημειώνεται ότι το νιτρικό κάλιο πρέπει να είναι πολύ καθαρό και απαλλαγμένο κυρίως από χλωριούχο νάτριο, η παρουσία του οποίου και καθιστά το μείγμα υγροσκοπικό. Το δε χρησιμοποιούμενο θείο είναι αυτό που διατίθεται σε μορφή ράβδων. Τέλος, ο άνθρακας θα πρέπει να είναι ελαφρός, πορώδης και ευανάφλεκτος. Παλαιότερα λαμβάνονταν από τρυφερούς κλάδους κατάλληλων φυτών (όπως από λεύκες, κληματαριές κ.λπ.).

Καψύλια

Στα φυσίγγια κεντρικής πυροδότησης (center-fire), το καψύλιο είναι ένα ξεχωριστό κομμάτι. Είναι μια κατασκευή από ελαφρό μέταλλο, πολύ μικρή, σε σχήμα κυαθίου (μικρής λεκάνης), η οποία προσαρμόζεται σταθερά σε κυλινδρική εσοχή στο κέντρο του πυθμένα του φυσιγγίου. Αυτή ακριβώς η κατασκευή πλήττεται από τον επικρουστήρα του όπλου και οι εκρηκτικές ύλες που περιέχονται σ’ αυτήν ενεργοποιούνται παράγοντας φλόγα την οποία μεταδίδουν μέσω μιας ή δύο οπών στο εσωτερικό χώρο του φυσιγγίου, όπου βρίσκεται η πυρίτιδα, η οποία αναφλέγεται με αποτέλεσμα τα αέρια που δημιουργούνται από την καύση της εκτονούμενα να προωθούν τη βολίδα.

Υπάρχουν δύο είδη καψυλίων φυσιγγίων κεντρικής πυροδότησης, ανάλογα με τον τρόπο διοχέτευσης της φλόγας από το καψύλλιο στον κάλυκα: α) Τα καψύλια τύπου ΒΟΧΕΒ, τα οποία ενεργοποιούν την πυρίτιδα μέσω μιας οπής, η οποία βρίσκεται στο κέντρο του εσωτερικού του πυθμένα του κάλυκα. Αυτά τα καψύλια χρησιμοποιούν αποκλειστικά οι Αμερικανοί κατασκευαστές φυσιγγίων και β) τα καψύλια τύπου ΒΕΒDΑΝ, τα οποία ενεργοποιούν την πυρίτιδα μέσω δύο οπών που βρίσκονται στο εσωτερικό του πυθμένα του κάλυκα. Στα φυσίγγια αυτού του τύπου, μεταξύ του καψυλίου και του κάλυκα υπάρχει ένας μικρός άκμονας (αμόνι) που επάνω του συνθλίβεται το καψύλιο και η φλόγα του διαχέεται ομοιόμορφα μέσω των δύο οπών στο εσωτερικό του κάλυκα. Αυτού του τύπου τα καψύλια τα χρησιμοποίησαν κατά κόρον οι Ευρωπαίοι κατασκευαστές φυσιγγίων, αν και τελευταία και αυτοί χρησιμοποιούν καψύλια τύπου ΒΟΧΕR.

Το φλογοβόλο υλικό των καψυλίων είναι ένα μείγμα από οξειδωτές, καύσιμες ύλες, τριβείς, εκρηκτικές και στερεωτικές ύλες. Οι οξειδωτές που χρησιμοποιούνται είναι το Νιτρικό Βόριο, ο Νιτρικός Μόλυβδος και το Υπεροξείδιο του Μολύβδου. Οι καύσιμες ύλες είναι το Πυριτιούχο Ασβέστιο, το Αντιμονικό θειούχο Αλάτι, ο Aνθρακας, ο Θειοκυανιούχος Μόλυβδος, το Μαγνήσιο και το κονιορτοποιημένο αλουμίνιο. Ο τριβέας που χρησιμοποιείται είναι η ορυκτή ύαλος. Οι εκρηκτικές ύλες που χρησιμοποιούνται είναι το ΤΝΤ (Τρινιτροτολουόλη), το ΡΕΤΝ (τεΐρανιτροπενταερυθρίτης), η Ν.C. (νιτροκυτταρίνη) και παλαιότερα το κρατικό αλάτι του υδραργύρου (βροντώδης υδράργυρος), ο οποίος σήμερα έχει αντικατασταθεί από τον στυφνικό μόλυβδο. Oλα αυτά τα υλικά σε διάφορες ποσοστιαίες αναλογίες υπάρχουν μέσα στο καψύλιο και σταθεροποιούνται σ’ αυτό με αραβική γόμα, αλκοόλ και πολυβινύλιο.

Πυρίτιδα (powder). Η πυρίτιδα είναι το περιεχόμενο του κάλυκα και η ύλη, που από την έναυση και ταχύτατη καύση της παράγεται κατευθυνόμενο ωστικό κύμα, το οποίο προωθεί τη βολίδα του φυσιγγίου. Η έναυση και καύση της πυρίτιδας επιτυγχάνεται με τη φλόγα που παράγεται από το καψύλιο. Η πυρίτιδα που χρησιμοποιείται στα φυσίγγια είναι άκαπνη (smokeless) και ανάλογα με την ταχύτητα καύσης διακρίνεται σε αργή ή γρήγορη. Πάντως, η καύση της πυρίτιδας είναι μια ταχύτατη διαδικασία με αποτέλεσμα την ανάπτυξη τεραστίων όγκων αερίων μέσα σε περιορισμένο θάλαμο καύσης (κάλυκας) σε απειροελάχιστο χρόνο (χιλιοστά του δευτερολέπτου).

Επειδή τα αέρια που έχουν δημιουργηθεί από την καύση της πυρίτιδας πρέπει να εκτονωθούν και δεν μπορούν να διαφύγουν από τον πυθμένα ή τα τοιχώματα του κάλυκα, πιέζουν το στόμιο του κάλυκα, όπου είναι προσαρμοσμένη με πίεση η βολίδα και εξωθούν αυτήν αποκολλώντας την από τον κάλυκα, μέσω της κάννης του όπλου, προς το στόχο. Τα αέρια εκτονούμενα ακολουθούν την πορεία της βολίδας μέσα στην κάννη και μόλις εξέλθουν στον σχετικά αδρανή ατμοσφαιρικό αέρα και να προσκρούσουν σ’ αυτόν, λόγω της μεγάλης ταχύτητας που αναπτύσσουν, δημιουργούν εκκωφαντικό θόρυβο, το λεγόμενο βαλλιστικό κρακ. Είναι αυτός ο κρότος που ακολουθεί κάθε πυροβολισμό. Τη βολίδα κατά την έξοδό της από την κάννη ακολουθούν τα αέρια, καιόμενη πυρίτιδα υπό μορφή φλόγας και κάποια μικροποσότητα πυρίτιδας, η οποία δεν έχει καεί. Οι πυρίτιδες που χρησιμοποιούνται στα φυσίγγια των φορητών όπλων είναι δύο ειδών, οι μονοβασικές και οι διβασικές. Οι μονοβασικές πυρίτιδες (single base powder) έχουν σαν βασικό συστατικό σε ποσοστό 90% περίπου ζελατινοποιημένους κόκκους νιτροκυτταρίνης, το δε υπόλοιπο ποσοστό 10%, αποτελείται από ζελατινοποιούς, ευσταθοποιούς, αντίφλογες, αντιεπιχαλκωτικές και στιλπνωτικές ουσίες. Οι διβασικές πυρίτιδες (doublebase powders),πέρα από τη νιτροκυτταρίνη περιέχουν και ποσοστό νιτρογλυκερίνης μέχρι 40%. Η διβασική πυρίτιδα χρησιμοποιείται σε φυσίγγια όπλων όπου είναι αναγκαίο να επιτευχθούν μεγάλες ταχύτητες βολίδων π.χ. Magnum.

Η υφή της πυρίτιδας διαφέρει από κατασκευαστή σε κατασκευαστή. Eτσι άλλοι κατασκευαστές διαθέτουν τις πυρίτιδές τους σε μορφή κόκκων, άλλοι σε μορφή φακής και άλλοι σε μορφή ψιλού μακαρονιού ή τρούφας. Το βάρος της πυρίτιδας που περιέχει ένα φυσίγγιο εξαρτάται από το διαμέτρημα και τη χρήση του. Γενικά οι πυρίτιδες των φυσιγγίων των όπλων χειρός έχουν βάρος μέχρι 2,0 γραμμάρια περίπου για φυσίγγια Μagnum, ενώ οι πυρίτιδες των φυσιγγίων τυφεκίων φθάνουν μέχρι τα 4,0 γραμμάρια  περίπου για φυσίγγια μέχρι το αμερικανικό πολεμικό διαμέτρημα 30.06 U.S. (7,62 mm Χ 63 mm).

Βολίδα (Bullet). Η βολίδα (βλήμα) είναι το τρίτο κύριο μέρος του φυσιγγίου. Βρίσκεται στην κεφαλή του φυσιγγίου και είναι συνήθως μεταλλική ή πλαστική. Είναι εκείνο το μέρος του φυσιγγίου, το οποίο βάλλεται μέσω της κάννης του όπλου και πλήττει το στόχο. Είναι προσαρμοσμένη με πίεση στο επάνω μέρος του κάλυκα (στόμιο), απ’ όπου αποκολλάται με μεγάλη ταχύτητα ωθούμενο από το κατευθυνόμενο ωστικό κύμα, το οποίο προέρχεται από τα αέρια της καύσης της πυρίτιδας μέσα στον κάλυκα. Το υλικό κατασκευής της βολίδας από φυσίγγιο σε φυσίγγιο διαφέρει. Κυρίως οι βολίδες των φυσιγγίων των μικρών όπλων (πιστολιών, περιστρόφων, υποπολυβόλων) κατασκευάζονται από κράματα αντιμονίου-μολύβδου, που τώρα πια χρησιμοποιούνται σε φυσίγγια προορισμένα για περίστροφα μόνο. Οι πιο σύγχρονες βολίδες κατασκευάζονται μεν από τα ίδια κράματα, είναι όμως επενδεδυμένες εξωτερικά με σκληρά κράματα ορειχάλκου, χαλκού, νικελίου ή αλουμινίου. Οι πλήρως επενδεδυμένες βολίδες καλούνται στη διεθνή ορολογία full metal jacket (FMJ). Οι ημιεπενδεδυμένες βολίδες καλούνται semi jacket (SJ). Ανάλογα με τον τύπο αιχμής τους οι βολίδες κατατάσσονται σε πέντε βασικές κατηγορίες: α) μαλακής αιχμής (soft point) β) κοίλης αιχμής (hollow point) γ) κομμένης αιχμής (wad cutter) δ) μεταλλικής αιχμής (metal point) και ε) στρογγυλής αιχμής (round nose).

Γενικά το σχήμα των βολίδων έχει τη μορφή κώνου και η αιχμή τους είναι ωοειδής. Eχουν αεροδυναμική μορφή, ώστε να μειώνονται οι αντιστάσεις του αέρα στο ελάχιστο και να μην υπάρχει δραστική μείωση της ταχύτητάς τους από το όπλο στο στόχο. Η βολίδα από τις ραβδώσεις του όπλου αποκτά και μια άλλη κίνηση περιστροφική περί τον διαμήκη άξονά της και σκοπός αυτής της κίνησης είναι να ισορροπεί η βολίδα κατά τη διάρκεια του ταξιδιού της προς το στόχο και να πλήττει αυτόν με την αιχμή της. Δηλαδή, εδώ εφαρμόζεται η αρχή του στρόμβου (παιδική σβούρα).

Οι FMJ βολίδες έχουν μεγάλη διατρητικότητα και η παραμόρφωσή τους όταν εισέλθουν σε ένα σχετικά συμπαγή στόχο είναι μικρή. Οι ημιεπενδεδυμένες μαλακής αιχμής SJSP βολίδες έχουν σχετικά καλή διατρητικότητα και παραμορφώνονται διαχεόμενες στο στόχο. Οι κοίλης αιχμής ΗΡ έχουν μικρή διατρητικότητα και μεγάλη διάχυση. Οι ημιεπενδεδυμένες βολίδες λόγω της παραμόρφωσης και διάχυσης που υφίστανται έχουν τις μικρότερες δυνατότητες αποστρακισμού. Υπάρχουν και οι υπερδιατρητικές βολίδες, οι οποίες είναι κατασκευασμένες από σκληρό χάλυβα και μπορούν να διαπερνούν θωρακίσεις από ελαφρά μέταλλα. 

Η ταχύτητα που αναπτύσσει μια βολίδα είναι συνισταμένη πολλών παραγόντων: α) Το βάρος της βολίδας. Με σταθερά τα υπόλοιπα δεδομένα, όσο ελαφρύτερη είναι η βολίδα τόσο γρηγορότερα ταξιδεύει. Πάντως η ελαφρά βολίδα δεν διατηρεί για πολύ την υψηλή της ταχύτητα, β) Το σχήμα της βολίδας. Μια πλήρως επενδεδυμένη βολίδα ταξιδεύει γρηγορότερα από μιας βολίδα κομμένης αιχμής, γ) Η γόμωση του φυσιγγίου. Οσο πιο ισχυρή είναι η γόμωση τόσο γρηγορότερα ταξιδεύει η βολίδα. δ) Το μήκος της κάννης του όπλου. Οσο μακρύτερη είναι η κάννη του όπλου, τόσο μεγαλύτερη είναι η ταχύτητα της βολίδας. Πάντως, η υψηλή ταχύτητα της βολίδας δεν είναι πανάκεια για την αποτελεσματικότητα ενός φυσιγγίου.

Author: Του Πάμπου Χατζηχαραλάμπους*