
الدورة المتقدمة لإعداد الفنيين
***
الباب الأول
علم المتفجرات
تعريف المتفجرات
هي عبارة عن مركبات أو خلائط كيميائية قادرة على التحول إلى كميه كبيرة من الغازات ذات حرارة عالية خلال فترة زمنية قصيرة جدا وبتأثيرعامل خارجي محدثة ضغطا متزايدا ينتج عاملا ميكانيكا يسبب التدمير.
التفاعلات الانفجارية
الشرط المهم لحدوث التفاعل الانفجاري هو السرعة الكبيرة للتحول من الحالة الصلبة للمواد المتفاعلة إلى الحالة الغازية وانتشارها مع
وجود الحرارة المصاحبة لها في زمن قصير وشرط أساسي آخر هو خروج الغازات الكثيرة فالبرغم من أن تفاعل الحديد مع الكبريت سريع وكذلك احتراق الألمنيوم إلا أن هذه التفاعلات ليس انفجارية لعدم خروج غازات من هذين التفاعلين وتعتبر تفاعلات عادية.
Fe+S ѕ® FeS
4 Al+3 O2 ѕ® 2 Al2O3
الاشتعال الوميضي والاشتعال المدوي:
عند تغيير الظروف التي يتم فيها التفاعل وخاصة درجة الحرارة والتركيز أو الضغط أو أي شرط آخر عند ذلك يمكن لأي تفاعل أن يكون متفجرا أو غير متفجر وذلك عن طريق التحكم في السرعة الانفجارية التي يكون فيها الزمن قصيرا جدا
بحيث أن حرارة التفاعل لا تستطيع أن تتنقل إلى الوسط الخارجي بالتناقلية والإشعاع مما يجعلها تتجمع في الغازات الناتجة على شكل طاقه حركية.
تعريفات:
الاشتعال الوميضي: الانفجار يتم فيه بسرعة صغيرة وهو ليس بعملية بطيئة نسبيا فحسب بل هي كذلك سطحية وكيميائية بشكل واضح.
الاشتعال المدوي: الانفجار فيه يتم بسرعة كبيرة وسرعة الجزيئات الأولى المتحولة إلى غاز تكون كبيرة جدا إلى درجة تحمل معها حرارتها إلى باقي المتفجر الذي لم يصبح غازيا بعد، ونتيجة لذلك يتفكك المتفجر وتعود نتائج التفكك لتصدمه من جديد وهكذا تأخذ العملية مجراها بحركة موجية أطلق عليها اسم الموجة الانفجارية. وهكذا إذا أردنا الحصول على تأثير دفع باستخدام متفجر علينا أن نجعله يشتعل وميضاً .
أما عندما نريد الحصول على التخريب والتدمير فمن الضروري تفكيكه على شكل اشتعال مدو وهكذا فيمكن للمتفجر نفسه أو الخليط أن يشتعل اشتعالا وميضاً أو مدويا بمجرد تغيير شروط الاشتعال. وهناك مركبات (أو خلائط) محضرة بشكل خاص من اجل الاشتعال الوميضي وهذه أطلق عليها اسم بارود. بينما المواد التي تشتعل مدوية أطلق عليها اسم متفجرات.
فالمتفجر: هو كل مادة أو خليط قادر على التفاعل في زمن قصير جدا بشكل ناشر للحرارة منتجا كمية كبيرة منها بحيث تكون المواد النهائية للتفاعل في مجملها أو على الأقل جزء كبير منها مواد غازية وبحيث تجتمع هذه الحرارة مع الغاز لتكوين طاقه حركيه تتحول إلى عمل ميكانيكي.
ونفهم من هذا أن الظروف التي يتم فيها التفاعل (الزمن، الحرارة، الصعق، الضغط وغيرها ..) لها أهميته كبيرة في التأثير على نتيجة التفاعل.
تصنيف المتفجرات
تصنف المتفجرات حسب ما يلي:
حسب طبيعة نواتج الاحتراق:
1- متفجرات ذات تحول غازي تام حيث لا تترك نواتج احتراق صلبه.
2 - متفجرات ذات احتراق تام حيث تتحول العناصر المكونة لها إلى أعلى حالة أكسدة.
3 - متفجرات بادئة (محرضة) وتستعمل لتفجير غيرها.
4- متفجرات أمان حيث إن نواتج الانفجار منخفضة الحرارة.
حسب طبيعتها:
1- متفجرات صلبة : مثل TNT، RDX ، حامض البكريك.
2-متفجرات عجينية : مثل الجلجنيت ، C3، C4 .
3- متفجرات سائلة : مثل نيتروبنزين ، نيتروجلسرين ، نيتروميثان.
4- متفجرات غازية : مثل غاز الميثان (غاز الطبخ ) (CH4) ، غاز الهكسوجين.
حسب استخدامها:
أولا : متفجرات محرضة:
وظيفتها تحريض غيرها من المتفجرات وهـي اكثر المواد حساسية وهي حساسة للصدم والاحتكاك والحرارة ومفعولها التخريبي ضعيف . وتستخدم في صناعة الصواعق كبادئ للعملية الانفجارية ومن أهمها فلمنات الزئبق ، أزيد الرصاص ، أزيد الفضة ، بروكسيد الهكسامين ، بروكسيد الأسيتون.
ثانيا : متفجرات قاصمة :
تتميز بقدرتها على التدمير و تستخدم في أعمال التخريب المباشر وهي اقل حساسية من المواد المحرضة وتنقسم بدورها إلى ثلاثة أقسام:
ا- شديدة الفاعلية :
وتسمى متفجرات منشطة حيث تقوم بتنشيط الموجة الانفجارية المتولدة من المواد المحرضة وتقويتها لكي تكون قادرة على تفجير الشحنة الأساسية مثل : RDX ، تترايل ، حامض البكريك ، C3، C4 وتستخدم في الصواعق(منشطات) كذلك تستخدم في صناعة الفتائل الصاعقة واحيانا تكون حشوة رئيسية في بعض الألغام والقنابل ، كذلك تخلط مع المتفجرات المتوسطة الفاعلية، واحيانا تستخدم كحشوة رئيسية.
ب- متوسطة الفاعلية :
وهذا النوع هو الأكثر شيوعا واستخداما وهو المعتمد عليه في معظم التفجيرات مثل الديناميت بأنواعه والبلاستيك المتفجر ، TNT .
ج- منخفضة الفاعلية :
وهي عبارة عن أملاح ومن أهمها خليط أنفو ANFO . وبصفة عامة تحتاج هذه المتفجرات إلى شحنة متوسطة الفاعلية .
ثالثا : متفجرات للحرارة والإضاءة :
مثل مسحوق المغنسيوم مسحوق الألمنيوم ومسحوق النحاس وجميعها تستعمل لرفع الحساسية للخليط المتفجر أثناء الانفجار وإنتاج حرارة وإضاءة بعد الانفجار غير أن المغنيسيوم يعطي إضاءة اكثر من الحرارة ولذا يستخدم في صناعة القنابل المضـيئة أما الألمنيوم فعلا العكس فهو يعطي حرارة اكثر من الإضاءة .
أما الألمنيوم فعلا العكس فهو يعطي حرارة اكثر من الإضاءة .
رابعا : متفجرات دافعة :
مثل وقود الصواريخ السائل ، البارود ، النيتروسليولوز وتستعمل لدفع الصواريخ والقذائف والطلقات كذلك يمكن أن تستخدم كمادة قاصمة .
حسب تركيبها:
1- مركبات كيماوية :
هي عبارة عن مواد كيماوية تتحد مع بعضها البعض وتتفاعل لينتج عنها مركبات كيماوية جديدة لها خصائصها الخاصة بها حيث تفقد كل من المركبات الداخلة في التفاعل خصائصها الأولية . مثلTNT .
2- مركبات فيزيائية :
وهي عبارة عن مواد يمتزج مع بعضها البعض ليكون خليطا حيث تحتفظ كل مادة بخصائصها الأولية، مثل الديناميت الذي يتكون من نيتروجلسيرين ونشارة الخشب ورمل وفحم ، ومثل البارود الأسود ويتركب من نترات البوتاسيوم وفحم نباتي وزهر الكبريت.
حسب سرعتها:
1- المتفجرات البطيئة :
وسرعة انفجار هذه المواد اقل من 1.000م/ث مثل البارود الأسود وسرعته التقريبية 400م/ث وتستعمل المتفجرات البطيئة كحشوة دافعة .
2- المتفجرات السريعة :
وسرعة انفجارها اكثر من 1.000م/ث ويستخدم هذا النوع للتدمير والتحطيم مثل الديناميت وسرعته (7240م/ث) .
أنواع الإنفجارات:
1- الإنفجارات الكيماوية :
وهي تحول المادة المتفجرة بشكل سريع ومفاجىء الى غازات قد يصل حجمها من (10.000 الى 15.000 )مرة من حجم المادة المتفجرة الاصلية وقد سبق الحديث عنها.
2- الانفجارات الميكانيكية :
هي انفجارات ناتجة عن ارتفاع الضغط في حيز مغلق مثل غاز او بخارمضغوط
في طنجرة (اوعية الضغط للطبخ) ، أو كما إذا وضعت مادة وأشعلت في وعاء محكم الإغلاق فان إشتعالها يعطي غازاً مما يؤدي الى انفجار الوعاء ، ومثال ذلك ايضاً إنفجار انبوبة الغاز المستعملة في البيوت فان هذه الانبوبة إذا ثقبت فانها تنفجر بسبب إختلاف الضغط الخارجي عن الضغط الداخلي للانبوب .
3- الإنفجارات الذرية :
وهي عملية انشطار او اندماج الذرة في المادة المتفجرة يصاحبه انتشار طاقة حرارية كبيرة وغازات بكميات هائلة وهي التي تحدث في القنابل النووية والهيدروجينية .
الآثار الناتجة عن الإنفجار
1- الآثار الرئيسية :
ا- الضغط .
عند انفجار شحنة متفجرة ينشأ عنها كتلة غازية كبيرة جدا ، فمثلا (1م3) من المتفجرات تتحول إلىما بين (10.000 - 15.000م3) من الغازات في فترة قياسية مقدارها (1/10.000 ) من الثانية وبسرعة قدرها (100.000) كلم/ثانية ويتولد ضغطا مقداره (108.5) طن/سم3 . وهذا الضغط يحطم أي جسم يقع ضمن هذا المجال بإذن ربه . ويكون لهذا الضغط طورين :
المجال بإذن ربه . ويكون لهذا الضغط طورين :
(ا) الطور الإيجابي :
عند انفجار حشوة متفجرة فان موجة الضغط الناتجة تضغط الهواء المحيط وتكون موجة الضغط على شكل كرة سريعة الانتشار تصعق وتدمر بشكل مفاجىء الاجسام التي تقع في مجالها . وهذا ما يحدث معظم التدمير .
(ب) الطور السلبي :
ويحدث فور انتهاء الطور الايجابي كنتيجة لرد الفعل حيث يعود الهواء ليملاء الفراغ الذي خلفه الطورالايجابي ويكون التاثير ضعيفاً مقارنةً بالطور الايجابي .
ب- التدمير :
إذا فجرت شحنة مدفونة تحت سطح الأرض أو تحت سطح الماء فإنها تنتج تمددا عنيفا للغازات والحرارة والصدمة والصوت الشديد وما يشبه الهزة الأرضية الخفيفة لكن ليس لها نفس القدرة التدميرية في المجال المفتوح وبما انهما ( الماء والرض )غير قابلان للإنضغاط فان التدمير ينحصر في المحيط المجاور . أما إذا وضعنا الشحنة فوق السطح فسيكون تأثير الموجة لمكان ابعد وبتأثير اقل .
ج- الحرارة :
يتفاوت هذا التأثير باختلاف نوع المادة المتفجرة حيث أن المادة البطيئة الإنفجار تأخذ وقتا اكبر للاحتراق. لكن المادة السريعة تسبب حرارة أعلى وهذا التأثير لكلا النوعين تستغرق أجزاء من الثانية ويبدو بشكل كرة نارية ووميض في لحظة الإنفجار . لذا فان الإنفجار البطيء يحرق جميع العشب في منطقة التأثيربعكس الشحنة السريعة فقد تحرق ولكنها لا تحرقه كاملا. والتأثير الحراري للمتفجرات هو اضعف التأثيرات الثلاثة.
الآثار الثانوية:
1- الانعكاس :
تنعكس الموجات الانفجارية كما تنعكس الموجات الصوتية والاشعة الضوئية اذا ما واجهت حاجز ، وهذا الانعكاس يؤدي الى فقدان الموجة الانفجارية جزءاً من قوتها وسرعتها ومع استمرار الانعكاس تفقد الموجة قوتها وتتلاشى .
2- الاحتراق :
ان الاحتراق والنيران المتكونة بعد الانفجار سببها الرئيسي هو الحرارة المتولدة من انفجار المادة المتفجرة ، وحتى يبدأ الحريق لا بد من مواد قابلة للاشتعال ، وهكذا يمكن تفجير خزانات الوقود واسطوانات الغاز واثات البيوت ، وايضاً قد يؤدي الانفجار الى التماسات كهربائية تؤدي الى حرائق .




تعليق