Tarnowski Mikołaj - Działanie bomb lotniczych (1938)
Transcript of Tarnowski Mikołaj - Działanie bomb lotniczych (1938)
Kpi . M I K O Ł A J T A R N O W S K I
DZIAŁANIE BOMB LOTNICZYCH
N A K Ł A D E M Z A R Z Ą D U G Ł Ó W N E G O L O. P. P.
1 9 3 8 W A R S Z A W A 1 9 3 8
www.cbw.plCBW
D Z I A Ł AN I E BOMB L O T N I C Z Y C H
www.cbw.plCBW
Wydano za zezwoleniem M. S. Wojsk L. 6220/V — 12 Chem. z dn. 27.VII.34 r.
www.cbw.plCBW
Kpt . M I K O Ł A J T A R N O W S K I
DZIAŁANIE BOMB LOTNICZYCH
N A K Ł A D E M Z A R Z Ą D U G Ł Ó W N E G O L. O. P. P.
1 9 3 8 W A R S Z A W A 1 9 3 8
www.cbw.plCBW
O d bito w Z a k ła d a c h G ra fic zn y ch To w . W yd . "B L U S Z C Z " W a r s z a w a . S o le c 8 1 T el. 244-18
www.cbw.plCBW
SŁOWO WSTĘPNE.
Bomby lotnicze jako nowoczesny środek walki, wprowadzony po raz pierwszy na uzbrojenie podczas wojny światowej, niewątpliwie znajdą w przyszłości szerokie zastosowanie. Dotychczasowy rozwój bomb lotniczych wykazuje stałe dążenie do udoskonalenia ich konstrukcji i przystosowania do coraz nowych zadań. Z postępem techniki lotniczej równocześnie będzie wzrastało znaczenie bomb lotniczych, jako potężnego narzędzia przyszłej wojny.
Bombardowanie stanowi obecnie nowy dział artylerii ciężkiej napowietrznej, o największej donośności i o największej mocy. Zasięg samolotów bombardujących wynosi już teraz kilkaset kilometrów, sterowców zaś — kilka tysięcy. Taktyka lotnicza, jak wiadomo, przewiduje nie tylko zwalczanie celów żywych, lecz i objektów stałych, mających znaczenie dla obrony kraju, położonych zarówno w strefie działań wojennych, jak i w głębi nieprzyjacielskiego terytorjum. Nie ulega wątpliwości, że ludność cywilna, zamieszkała w najbardziej ważnych dla obrony kraju ośrodkach, będzie narażona na niebezpieczeństwo napadu lotniczego nie w mniejszym stopniu, niż oddziały wojsk, położonych na froncie.
Zapewnienie jaknajwiększej sprawności zakładów przemysłowych i użyteczności publicznej, należyta ocena niebezpieczeństwa w razie bombardowania, zastosowanie odpowiednich środków obrony i zapobieżenie panice podczas napadu z powietrza wymagają zaznajomienia ogółu z działaniem amunicji lotniczej, niebezpiecznej dla życia i mienia ludzkiego.
Temu właśnie celowi została poświęcona niniejsza praca.
www.cbw.plCBW
www.cbw.plCBW
C z ę ś ć I.
BOMBY LOTNICZE.
1. Rodzaje bomb lotniczych.
Bombą lotniczą nazywamy pocisk, przenoszony na miejsce działania zapomocą samolotu i spadający na cel pod wpływem siły ciężkości. Każda bomba zawiera pewien ładunek energii. Od rodzaju tej energji zależy działanie bomby, a mianowicie:
uderzeniowe, wybuchowe,rozpryskowe czyli odłamkowe,trujące,zapalające,dymne,świetlne idźwiękowe.
Pozatem należy podkreślić, że każde z tych działań bomby łączy się z efektem moralnym, którego skutki często posiadają decydujące znaczenie dla walki.
W zależności od działania dzieli się bomby na rodzaje: burzące, odłamkowe, gazowe, zapalające, dymne i oświetlające.
Działanie wybuchowe posiadają bomby burzące, odłamkowe i gazowe. Rzecz oczywista, że pierwsze z nich posiadają wybitne działanie wybuchowe, jako że zawierają duży ładunek materiału kruszącego. Bomby zaś odłamkowe i gazowe posiadają słabsze działanie wybuchowe, gdyż zawierają stosunkowo niewielkie ładunki materiału wybuchowego, stosowane jedynie do rozerwania skorupy i rozrzucenia odłamków lub substancji napastliwej.
Działanie rozpryskowe czyli odłamkowe posiadają bomby odłamkowe i w mniejszym stopniu — bomby burzące i gazowe.
Działanie trujące posiadają bomby gazowe i częściowo- burzące.
Działanie trujące posiadają bomby zapalające i w pewnych wypadkach bomby burzące.
7www.cbw.plCBW
Działanie dymne posiadają bomby dymne, oraz w niezna cznym stopniu — bomby burzące i odłamkowe.
Działanie świetlne posiadają bomby oświetlające.Działanie dźwiękowe posiada każda bomba, z wyjątkiem
świetlnej, niesionej przez spadochron.Bomby burzące przeznacza się do niszczenia objektów
stałych, a więc: umocnień polowych, fortyfikacyj stałych, budynków kolejowych, fabrycznych itp.
Bomby odłamkowe przeznaczone są do zwalczania celów żywych. W tym celu mogę być użyte również bomby gazowe, zabronione przez konwencje.
Bomby zapalające, również zabronione przez umowy międzynarodowe, mogą być stosowane do niszczenia objektów palnych przez wzniecenie pożaru.
Bomby dymne stanowią środek do oślepiania nieprzyjaciela lub do tworzenia zasłony dymnej, przykrywającej poruszenia własnego wojska.
Bomby oświetlające służą do oświetlenia terenu nieprzyjacielskiego lub do rozpoznania w nocy terenu do lądowania.
2. Zasady konstrukcji bomb lotniczych.
Bomba lotnicza składa się z pięciu zasadniczych części: skorupy,ładunku wewnętrznego, zapalnika, brzechwy iurządzenia zawieszeniowego.
Skorupa służy do połączenia części składowych bomby w jedną całość, oraz do konserwacji i transportowania jej zawartości. Przy bombach burzących i zapalających skorupa umożliwia wnikanie ładunku w środowisku, przeznaczonem do zniszczenia, na określoną głębokość, przy bombach zaś odłamkowych — stanowi materiał do tworzenia odłamków w chwili rozprysku bomby.
Skorupa bomby powinna posiadać kształt aerodynamiczny celem zmniejszenia wpływu oporu powietrza podczas lotu.
Ładunek wewnętrzny stanowi zasób energii, przeznaczonej do wykonania określonej pracy. Energia chemiczna ładunku w chwili działania bomby przetwarza się na mechaniczną, cieplną, dźwiękową itp.
Zapalnik służy do spowodowania działania ładunku wewnętrznego bomby.
www.cbw.plCBW
Brzechwa służy do stabilizacji bomby i jej prowadzenia podczas lotu. Brzechwy są wyrabiane z blachy żelaznej lub aluminiowej.
Urządzenie zawiesze- niowe służy do zawieszania bomby w wyrzutniku, umieszczonym na samolocie. Składa się ono z uszka, połączonego ze skorupą bomby, lub pierścienia, obejmującego skorupę i przymocowanego doń uszka do zawieszania.
Bomby burzące (rys.1.) posiadają skorupę stalową z masywnym ostrołu- kiem, lecz o cienkich ściankach. Skorupa jest tłoczona z bloku lub posiada tłoczoną głowicę, połączoną z kadłubem, zwijanym z blachy stalowej, zapomocą spawania elektrycznego. Konstrukcja skorupy umo żliwia wnikanie bomby w przeszkodzie bez narażenia się na rozbicie oraz pozwala na umieszczenie dużego ładunku materiału kruszącego, którego ciężar wynosi 40—60'/o całkowitego ciężaru bomby. Dotychczasowe ciężary bomb burzących są następujące: 50, 75, 100, 200, 300, 500, 1000 i 2000 kg. Ponieważ wnikanie bomby wymaga pewnego czasu, bomby burzące zaopatruje się w zapalniki z opóźnieniem.
Rys. 2.
9www.cbw.plCBW
Bomby odłamkowe (rys. 2.) posiadają skorupę grubościenną, wykonaną z bloku stalowego przez tłoczenie lub odlaną ze stali względnie z żeliwa stalistego. Całkowity ciężar bomb odłamkowych wynosi 10 — 12 kg. Konstrukcja skorupy i materiał, użyty do jej wykonania, powinien zapewniać należytą fragmentację bomby. Ilość odłamków, skutecznych na dużej odległości, nie powinna być mniejsza od 250 szt.
Wnikanie bomby odłamkowej przy zderzeniu się z przeszkodą jest szkodliwe ze względu na stratę odłamków. Wobec tego rozprysk bomby powinien następować bez żadnej zwłoki przy trafieniu w przeszkodę. Warunek ten wymaga stosowania zapalników natychmiastowych.
Bomby gazowe (rys. 3.) powinny posiadać skorupy o jaknajwiększej pojemności, celem pomieszczenia możliwie największego ładunku. Rozsadzenie skorupyi rozprysk ładunku wewnętrznego powinny następować natychmiast po zderzeniu się z przeszkodą. Wobec tego bomby gazowe posiadają skorupy cienkościenne, wytrzymałe jedynie na ciśnienie wewnętrz- ne, oraz wstrząsy i uderzenia podczas transportu.
Bomby gazowe uzbraja się w zapalniki natychmiastowe, używane do bomb odłamkowych.
Oprócz ładunku gazu bojowego bomba zawiera ładunek wybuchowy, który służy do rozsadzania skorupy i rozrzucenia substancji napastliwej
Ciężary bomb gazowych prawdopodobnie ustali dopiero przyszła wojna. Należy oczekiwać, że dla gazów ciężkich zostanie przyjęty ciężar nieprzekraczający kilkunastu kg., dla gazów zaś lotnych — ciężar od 50 kg. wzwyż.
www.cbw.plCBW
Bomby zapalające posiadają skorupyo małej i dużej wytrzymałości. Pierwsze z nich przeznaczone są do bombardowania celów lekko osłoniętych, drugie zaś — do bombardowania celów, zabezpieczonych przykryciem mocnej konstrukcji. Do pierwszego rodzaju bomb należy zaliczyć bomby elektronowe (rys. 4) o ciężarze 0,2 — 1 kg, oraz bomby, zawierające płynne lub stałe wę-
Ryc. 5.
glowodory (benzyna, benzol, parafina), względnie inne substancje zapalające i posiadające cienką skorupę blaszaną,
11
1. Sk
orup
a.
2. Sk
rzyd
ło
brze
chw
y.
3. Ła
dune
k św
ietln
y.
4. Sp
adoc
hron
.5.
Zapa
lnik
.
www.cbw.plCBW
o ciężarze ok. 10 kg. Drugi rodzaj bomb zapalających stanowią bomby termitowe (rys. 5) o wadze 10— 15 kg, posiadające mocną skorupę stalową, która umożliwia przebijanie dachów i stropów o dużej wytrzymałości.
Działanie bomby pozwala na zastosowanie zarówno zapalników natychmiastowych, jak i zapalników, mających nieznaczne opóźnienie.
Bomby dymne (rys. 3.) powinny posiadać skorupę cienkościenną. Działanie zapalnika i ładunku dymnego winno następować natychmiast po zderzeniu się z przeszkodą, w przeciwnym bowiem razie bomba wskutek znacznego zagłębienia się nie da pożądanego efektu. W niektórych wypadkach, a także w zależności od rodzaju ładunku dymnego, da się stosować zapalniki rozpryskowe.
Bomby oświetlające (rys. 6.) posiadają zwykle skorupę blaszaną, zawierającą ładunek świetlny, połączony ze spadochronem. Zapalnik powodujący wyrzucenie ładunku świetlnego i jego zapalenie, powinien działać po upływie 2 —- 2,5 sek. od chwili rzucenia bomby.
12www.cbw.plCBW
C z ę ś ć II.
DZIAŁANIE BOMB LOTNICZYCH.
R o z d z i a ł 1.
DZIAŁANIE UDERZENIOWE
1. Wnikanie.
Działanie uderzeniowe posiada każda bomba lub jej część, poruszająca się pod wpływem sił, występujących przy bombardowaniu.
Działanie uderzeniowe bomby polega na zdolności niszczenia spoistości cząsteczek, z których składa się cel, zapo- mocą uderzenia masy bomby, poruszającej się ze znaczną szybkością.
Pokonywując opór danego środowiska, bomba zagłębia się na określoną długość. Pokonanie oporu stanowi pracę bomby, która jest miarą jej energii kinetycznej. Szybkość bomby w miarę zagłębiania się w danym środowisku staje się coraz mniejsza i może dojść do 0. Jednocześnie z tym malejei energia kinetyczna bomby, stając się równą 0 w chwili, gdy bomba przestaje się poruszać.
Podczas wnikania bomby część energii zużywa się na ewentualne zdeformowanie ostrołuku, część na udzielenie cząsteczkom przeszkody przyspieszenia, które jest tym większe, im łatwiej mogą one się przesuwać względem siebie i im mniejsze jest przytem tarcie między nimi. Resztę energii pochłania praca pokonywania spoistości cząsteczek i efekt termiczny.
Przyjmując, że bomba przy zagłębieniu w środowisku przeszkody posiada ruch jednostajnie opóźniony, możemy ustalić następujące elementy tego ruchu:
13www.cbw.plCBW
opór środowiska R = ma (1)
szybkość pozostała w danej chwili vp = vk — at (2)
głębokość wnikania l = vk +vp . t (3)
przyczem a oznacza przyśpieszenie, zaś t — czas trwania ruchu.
Z równania 1 i 3 wynika, że praca przezwyciężenia oporu środowiska na drodze Z
R . l = m . a . 1/2 t (vk + vp ) (4)
Zgodnie z równaniem 2 mamy:
at = vk — vp
skąd czas trwania ruchu
t= Vk - vp a
po podstawieniu zaś w równaniu pracy (4) wielkości at otrzyma ono kształt następujący:
R . I = m 1 /2 . ( vk + vp) . ( v k — vP) czyli
R . I = 1 /2 m vk 2 — 1 /2 m v p 2
gdzie iloczyny 1/2 mvk 2 i 1/2 mvp 2 oznaczają energię ruchu na początku i przy końcu działania bomby w danym środowisku. Strata energii ruchu bomby równa się wielkości wykonanej przez nią pracy.
Jeżeli szybkość pozostała staje się równa 0, to wykonana praca
R . l — 1/2 mvk 2 — 1/2 m0 czyli mvk2/2
www.cbw.plCBW
Przykład 1.Bomba o ciężarze G = 50 kg. uderza w ziemię z szyb
kością Vk — 200 m/sek.
Praca bomby w ziemi
R . l=m . vk2
2
GGPonieważ masa bomby m = —
g
(gdzie g — przyśpieszenie ziemskie, równe 9,81),
wobec tego
R . l = 5 0 • 200 2 = 50968,4 kgm. 9,81 . 2
O ile są znane ciężar bomby i jej szybkość końcowa, głębokość zaś wnikania jest łatwa do stwierdzenia, możemy z powyższego równania obliczyć przeciętny opór środowiska w kg.:
R = m . Vk 2 2 . I
Bomba 50 kg. przy szybkości końcowej 200 m/sek., zagłębia się w ziemi lekkiej na ok. 3 m., a zatem opór ziemi, działający na bombę, wynosi:
R = 50968,4/3 16989,4 kg1
Pod wpływem uderzenia bomby cząsteczki dotkniętego ciała otrzymują przyśpieszenie, powodujące ruch falowy, skutkiem czego cząsteczki te, jak zaznaczyliśmy wyżej, tracą swą spoistość i ulegają przesunięciu.
Zmiany powyższe ciała nazywają się odkształceniem. Żadne jednak ciało nie posiada nieograniczonej wytrzymałości na
15www.cbw.plCBW
działanie sił zewnętrznych. Jeżeli siła przekroczy pewną wartość, cząstki ciała odrywają się od siebie i ciało pęka lub kruszy się.
Miarą działania czynników zewnętrznych na ciało jest stosunek wielkości działającej siły do wielkości pola powierzchni na której siła działa, mierzony w kg/cm- przy obciążeniu statyczne i w kgm/cm2 przy obciążeniu dynamicznem (przy uderze-
niu ).Ruch falowy cząsteczek rozprzestrzenia się w ciałach
ciekłych i stałych naogół z szybkością wyższą od szybkości bomby, zagłębiającej się do przeszkody (szybkość dźwięku w wodzie wynosi około 1440, w stali zaś 5000 m/sek.).
W punkcie trafienia siła uderzenia jest tak duża, że ruch cząsteczek danego środowiska posiada szybkość, która przekracza granicę, dopuszczalną spójnością materiału, wobec czego następuje skruszenie przeszkody. Ośrodek, w którym nastąpiło zupełne zniszczenie materiału przeszkody nazywa się ośrodkiem zniszczenia, ośrodek dalszego działania fal fizycznych, przy którym cząsteczki nie rozluźniają się, lecz ulegają jedynie wstrząśnieniu, nazywa się ośrodkiem wstrząśnienia.
Przy uderzeniu bomby o przeszkodę powstaje ciśnienie na trafione ciało i ciśnienie tego ciała na bombę (opór środowiska). Działanie bomby i przeciwdziałanie środowiska, równe co do wielkości, trwają bardzo krótko i dochodzą do znacznych wartości. Wystarczy powiedzieć, że opór środowiska dla 24 cm. granatu, zagłębiającego się w beton z szybkością 230 m/sek, zbliżoną do szybkości granicznej bomb lotniczych, wynosi około 1100000 kg. Gwałtowne ciśnienie w punkcie trafienia, jak zaznaczyliśmy wyżej, powoduje zwykle zmianę kształtów zarówno bomby, jak i przeszkody. Zdeformowanie bomby w zależności od jej wytrzymałości i wielkości oporu środowiska może wyrażać się w zwykłym spłaszczeniu ostrołuku lub pęknięciu, względnie zupełnem rozbiciu się skorupy.
Bomba zagłębia się w trafionem środowisku, dopóki nie osiągnie określonej głębokości, lub nie przebije je na wylot.
2. Działanie uderzeniowe bomby na przeszkody ziemne,murowane, betonowe i drewniane.
a). Działanie w ziemi. Bomba, rzucona z samolotu, zwykletrafia do gruntu lub nasypu ziemnego nie prostopadle do ichpowierzchni, lecz pod mniejszym lub większym kątem, którynazywa się kątem uderzenia (rys. 7).
16www.cbw.plCBW
Opór przeszkody na boczną powierzchnię ostrołuku, którego środek znajduje się pod centrum ciężkości, zmienia nachylenie osi bomby, powodując zmniejszenie kąta w. Przy dalszym ruchu bomby działanie ził RRi powoduje dalsze zmniejszenie kąta w; opór środowiska i tarcie bocznej powierzchnio ściany wydrążenia powodują opóźnienie ruchu postępowego środka ciężkości bomby i równoczesne pochylenie osi bomby wobec czego droga wnikania otrzyma inny kierunek, uwidoczniony na rysunku. Odchylenie od pierwotnego kierunku tem większe im mniejszy jest kąt w.
Jeżeli bomba trafia do gruntu spoistego, to wydrążenie zachowuje swoją formę, natomiast w gruncie sypkim wydrążenie zasypuje się, powodując zapadnięcie warstw wyżej położonych. Długość i kierunek drogi, którą przebywa bomba po zetknięciu się z ziemią, zależy od kąta u- derzenia, szybkości końcowej, k s z t a ł t ubomby, ostrołuku, jej ciężaru, ruchu obrotowego i wytrzymałości terenu.
b). Działanie uderzeniowe na konstrukcje murowane i betonowe.
W murach bomba tworzy stożkowane wgłębienie a (rys. 8), zakończone walcowatem wydrążeniem b.
W konstrukcjach betonowych podobne zjawisko również występuje, lecz wgłębienie jest bardziej zbliżone do kształtu cylindrycznego. Głębokość wnikania przede wszystkim będzie należała od rodzaju i gatunku betonu.
17www.cbw.plCBW
c). Działanie uderzeniowe na konstrukcje drewniane. Przy konstrukcjach drewnianych wskutek dużej sprężys
tości i spoistości drzewa, zniszczenie spowodowane przez uderzenie bomby prawie nie przenosi się na boki, wobec czego
bomba pozostawia wydrążenie, zbliżone do kształtu walca.
3. Obliczanie działania uderzeniowego w ziemi oraz na konstrukcje drewniane, murowane
i betonowe.
Miarą działania uderzeniowego na konstrukcje ziemne, drewniane, murowane i betonowe jest głębokość wnikania bomby do danego środowiska.
Praca bomby L1 zu żyta na wykonanie wgłębienia, mierzy się jej energią w chwili uderzenia, więc równa się:
L 1 =GV2k
2g Praca oporu L0 mierzy się objętością zniszczonego ma-
teriału, którą można przyjąć równą objętości walca d 2 L4
pomnożoną przez spółczynnik wytrzymałości materiału, z którego składa się przeszkoda, więc
Lb = — - . I . a.4
Praca oporu zależna jest od kształtu ostrołuku bombyi zmiennej szybkości zagłębiania się bomb; po uwzględnieniu tego otrzymamy równanie:
Lo =
18www.cbw.plCBW
Spółczynnik kształtu bomb lotniczych i jest zbliżony do jedności.
Jeżeli f (v ) przyjmiemy proporcjonalną do szybkości, zaś i = 1, to
Lo = d2------- l a Vk .4
Na zasadzie równania Lb i L0 możemy napisać, że głębokość wnikania
l = G 4 _2 G Vk ___ a G Vk2 g~a d 2vk g r. a d2
gdzie l głębokość wnikania w cm,G ciężar bomby w kg,Vk szybkość przy uderzeniu w m/sek, d największa średnica bomby w cm, a spółczynnik, którego wartość wynosi:
dla ziemi świeżo usypanej i pulchnej 11,, średniej 7„ zleżałej i piasku 3,5,, drzewa sosnowego 3,5
„ twardego 2skał, kamienia i muru 1,3betonu 0,65.
Z powyższych równań wynika, że głębokość wnikania jest proporcjonalna do szybkości bomby, jej poprzecznego obciążenia i odwrotnie proporcjonalna do wytrzymałości przeszkody. Przy kątach uderzenia w , mniejszych od 90°, głębokość wnikania
l = a G Vk . s i n d 2
Obciążenie poprzeczne bomb do 100 kg włącznie jest prawie że jednakowe, naprz.:
12 kg bomba P. u. W. posiada 0,19 kg/cm2 50 „ „ „ „ 0,195 „
100 „ „ „ „ 0,205 „Szybkość końcowa bomby w chwili uderzenia zależna
jest od wysokości rzutu. Zwiększa się ona do pewnej wysokości ok. 4000 m. Dalsze zwiększenie wysokości nie powoduje
19www.cbw.plCBW
*) Por. Mjr. Justrow. Heerestechnik. 1927.
20
zwiększenia szybkości ze względu na zrównoważenie ciężaru bomby przez opór powietrza. Dlatego maksymalna osiągalna szybkość końcowa *)
gdzie g — przyśpieszenie 9,81 m/sek2,R — spółczynnik oporu powietrza — 0,7717 przy naj
większych wysokościach bombardowania.
h — wysokość bombardowania.
Wobec tego przy wysokości bombardowania 4000 m.
t — czas lotu bomby w sek.
Vk = 9,81 . 0,7717 . 32,5 = 246 m/sek.
Znaczenie kąta uderzenia oraz wytrzymałości terenu wyjaśniono wyżej.
Obliczmy teraz zagłębienie bomb w ziemi lekkiej.
Przykład 2.12 kg bomba lotnicza P. u. W. o średnicy 9 cm przy
prostopadłym trafieniu w terenie lekkim daje zagłębienie
Vk = g . R . t lub Vk — g . R
Przykład 3.50 kg bomba P. u. W. o średnicy 18 cm zagłębi się na
www.cbw.plCBW
Przykład 4.Przy 100 kg bombie P. u. W. o średnicy 25 cm
11 . 100 . 246l = ------------------------ = 440 cm.252
Z powyższego wynika, że bomby, mające jednakowe obciążenie poprzeczne przekroju i jednakową szybkość końcową, wnikają na jednakową głębokość.
Chcąc zwiększyć zdolność przebijania, musimy zwiększyć obciążenie poprzeczne bomby. Jest to jedyna możność, ponieważ zwiększenie szybkości końcowej, jak wyżej wspomnieliśmy, posiada granice.
Bomby 300 i 1000-kilogramowe P. u. W. mają większe obciążenie poprzeczne. Dlatego też dają większe zagłębienia.
Przykład 5.Bomba 300 kg o średnicy 36 cm
11 . 300 . 246l = —-------------------- = 642 cm.362
Przykład 6.Bomba 1000 kg o średnicy 55 cm
11 . 1000 . 246 l = ----------------------- — 910 cm.552
Sposób obliczania wnikania bomb, stosowany przez płk. Nobile de Giorgi.
Głębokość wnikania określa autor według wzoru:
l = G q / i a f ( v k)
gdzie G — obciążenie poprzeczne w kg/cm2,i — spółczynnik kształtu ostrołuku, wynoszący prze
ciętnie 1,a — spółczynnik gruntu, równający się przy ziemi
lekkiej 1,f (v k ) — funkcja szybkości końcowej, która przy
vk 250 m/sek = 21,20, przy v k 350 m/sek = 26,00.
21www.cbw.plCBW
W poniższej tabeli znajdują się dane, dotyczące głębokości wnikania, obliczone sposobem Giorgi. Zestawienie obliczeń dla bomb niemieckich śwadczy o dominującym znaczeniu przy działaniu uderzeniowym obciążenia poprzecznego.
L
p.
Nazwabomb
Cięż
ar
kg
Naj
wię
ksza
śred
tica
cm Szyb
kość
końc
owa
m/s
ek
Siła
uder
ze
nia
mt
Obc
iąże
nie
popr
zecz
nekg
/cm
2
Głębokość wnikania w lek. ziemi
przy prostop. trafieniu m
1 12 kg B.L. 12 9 250 38 0,19 4,00
2 50 „ ,. 50 18 250 160 0,195 4,2
3 100 „ „ 100 25 250 320 0,205 4,4
4 300 „ „ 300 36 250 970 0,295 6,3
5 1000 „ „ 1000 55 250 3200 0,42 9,0
22www.cbw.plCBW
DZIAŁANIE WYBUCHOWE.
Działanie wybuchowe posiadają bomby, zawierające ładunek materiału wybuchowego. Polega ono na działaniu sprężonych gazów, utworzonych z ładunku wewnętrznego bomby (rys. 9).
Gazy wybuchowe powstają w wyniku błyskawicznego rozkładu materiałów wybuchowych z wydzieleniem dużej ilości ciepła, które powoduje zwiększenie prężności gazów do najwyższych granic. Powstające przy tym ciśnienie zużywa się na wykonanie pracy mechanicznej: niszczenie danego ośrodka przez rozsadzenie.
Każda praca odbywa się kosztem jakiejkolwiek energii, zużywanej do pokonywania oporów, występujących podczas jej trwania. Ponieważ ładunek materiału wybuchowego, znajdujący się w bombach, zawiera tylko energię chemiczną, to jest jasne, że praca mechaniczna tego ładunku jest wynikiem zamiany chemicznej energii potencjalnej w kinetyczną w postaci ciepła. Utworzone przy tym gazy stanowią narzędzie, za pomocą którego energia wykonuje pracę mechaniczną. Ogrzanie ciał twardych, niezdolnych do większego rozszerzania się pod wpływem ciepła, nie miałoby skutków pożądanych.
Zdawałoby się, że ilość pracy mechanicznej każdego ładunku wybuchowego można mierzyć ilością energii chemicznej (potencjalnej), w nim zawartej, względnie ilością energii cieplnej Q, wydzielonej podczas wybuchu. W tym wypadku praca równałaby się
T = Q. E
przy czym E = 427 kgm. Jest to jednak teoretycznie obliczona potencjalna energia mechaniczna, która otrzymuje się z energii chemicznej. Efektywna praca ładunku wybuchowego w rzeczywistości jest o połowę mniejsza, albowiem duża ilość ciepła
R o z d z i a ł II.
23
www.cbw.plCBW
oddaje się otaczającemu środowisku, część zaś ciepła wychodzi z komory wybuchu wraz z ogrzanymi gazami z chwilą ich uwolnienia; ponadto gazy podczas wybuchu rozszerzają się tylko do chwili zrównoważenia ich ciśnienia z ciśnieniem atmosferycznym, to znaczy, że ich ciśnienie nigdy nie dochodzi do
Rys. 9.1 — ośrodek wybuchu,2 — ośrodek zniszczenia,3 — ośrodek wstrząśnienia.
0, dlatego też do obliczeń bierze się Qp — ciepło pod stałym ciśnieniem, a nie Qv — ciepło w stałej objętości.
Jak zaznaczyliśmy wyżej, potencjalna energia mechaniczna nie daje określenia ilości pracy efektywnej. Przy określeniu tej pracy duże znaczenie posiadają:
1) objętość gazów,2) gęstość załadowania > i3) kowolumen gazów a (nie poddająca się ściskaniu obję
tość cząsteczek)
24www.cbw.plCBW
stanowiące elementy ciśnienia statycznego gazów wybuchowych.
Siła wybuchu w środowisku, ograniczonym jedną płaszczyzną (ziemia, skały i t. p.), działa w kierunku promieni stożka tworzącego się leja (rys. 9). Ze względu na wydajność uważa się za normalne takie działanie ładunku wybuchowego, przy którym h, to znaczy odległość od środka wybuchu do powierzchni, czyli linia najmniejszego oporu równa się r, promieniowi podstawy utworzonego leja (rys. 10).
Praca ładunku równa się iloczynowi siły przez drogę pokonania oporów
L = F . h,F w danym razie równa się ciśnieniu statycznemu ga
zów, pomnożonemu przez przeciętną płaszczyznę niszczonych warstw środowiska:
F= f . > . r 21- a > przy czym f jest ciśnienie właściwe w kg/cm2.
Kierunek działania siły zbiega się z osią stożka, którą jest linia najmniejszego oporu; wobec tego praca ładunku
L = f . -------- . — — . h . x1-a> 2
gdzie x jest współczynnik wykorzystania energii ładunku wybuchowego. Pracę oporu wysadzanego środowiska przy materiałach sypkich można wyrazić przez iloczyn z objętości leja rzeczywistego i współczynnik ó, odpowiadający ciężarowi właściwemu gruntu:
L = 1— r2 h . 3.3
Przy materiałach o dużej spoistości (mur, beton, b. twarde skały) spółczynnik oporu d należy zwiększyć dwukrotnie:
L = 1— r2 . 2 d.3
Dla terenów wilgotnych należy brać 0,5 d.Ponieważ przy normalnym działaniu ładunku wybucho
wego h = r wzór poprzedni można skrócić w sposób następujący:
L = r 3 . d .
25www.cbw.plCBW
Jeżeli teraz ustalimy doświadczalnie ilość energii, czyli wielkość ładunku Ł, który daje lej o równych r i h, otrzymamy określenie efektywnej pracy ładunku wybuchowego w danym środowisku.
Jest to zasadniczy wzór do obliczenia działania ładunku wybuchowego:
Ł (kg) = r 3 (m) . d.
Przy zastosowaniu różnych materiałów wybuchowych praca ładunku jest odwrotnie proporcjonalna do ciśnienia statycznego gazów. Wobec tego nasz wzór należy uzupełnić:
gdzie tp jest stosunek ciśnienia statycznego materiału wybuchowego do ciśnienia statycznego trotylu, przyjętego za jednostkę miary.
Wzór powyższy przewiduje zupełne wykorzystanie gazów wybuchowych. Natomiast przy komorze niezupełnie uszczelnionej należy uwzględnić jeszcze czynnik uszczelnienia „u“ , którego wartość waha się od 1 (przy komorze dobrze uszczelnionej) do 6 (przy ładunku otwartym):
26
Kąt rozwarcia stożka leja jest niejednakowy, w zależności od zagłębienia ładunku. Przy jakiejkolwiek bądź wartości
r (promień działania ładunku)n = ----------------
h (zagłębienie ładunku)
gdzie Ł — ładunek mat. wyb. w kg.r — promień działania ładunku w m. d — ciężar właściwy gruntu.
Ładunek wybuchowy, umieszczony w określonej komo-
www.cbw.plCBW
rze wybuchu, tworzy tak zwaną minę. Przy minie normalnej r = h. Wobec tego z powyższego równania
Działanie wybuchowe bomby burzącej mierzy się objętością wyrzuconej ziemi, równej pojemności pozostałego po wybuchu leja.
Największe zniszczenie uzyskuje się przy kącie rozwarcia stożka leja = 90°, przy którym r, równy promieniowi leja, jest jednocześnie równy zagłębieniu ładunku h.
Analizując działanie tego samego ładunku przy różnym zagłębieniu, można znaleźć uzasadnienie powyższego twierdzenia.
Weźmy h1 = 1 m., h2 = 0,5 i h3 = 1,5 m., przy czym Ł = 1, d = 1, tp = 1 i u = 1.
1. W pierwszym wypadku:
Naokoło ładunku tworzy się t. zw. komora ciśnień, czyli kruszenia, jednak ona zasypuje się zwykle gruzem i nie bierze się w rachubę.
h 1 =
ponieważ wskaźnik miny
n
27
to r = h1 .1 = 1 m.Lej otrzyma kształt następujący: (rys. 10).
Objętość zniszczonego ośrodka wynosi:
www.cbw.plCBW
Widoczna głębokość leja przy minach o wskaźniku
n = 1 do 1,5 wynosi r ' n . Lej zasypuje się dość równo- 2
miernie, wobec czego widoczna część leja posiada kształt czaszy kulistej lub ściętego stożka. Jej objętość przy n = 1:
Rys. 10.
W tym wypadku mamy 0,575 m3 materiału wyrzuconego i 1,04 — 0,575 — 0,429 m3 materiału zniszczonego, znajdującego się na dnie leja.
2. W drugim wypadku:
28www.cbw.plCBW
Ze wzoru n = rh
r = 2,2 . 0,5 = 1,1 m. Kształt leja będzie następujący:
Rys. 11.
Przy minach przeładowanych (n > 1) lej nie jest narażony na zasypanie, wobec czego objętość zniszczonego ośrodka równa się objętości leja widocznego, którą można obliczyć jako objętość stożka kołowego o r = 1,1 i h = 0,5 m.
29
Jak widzimy działanie wybuchowe danej miny jest prawie o połowę mniejsze w porównaniu z działaniem miny poprzedniej, co się tłumaczy niewykorzystaniem całkowitej ilości gazów (patrz rys. 13).
3. W trzecim wypadku:
www.cbw.plCBW
Kształt leja będzie następujący: rys. 12.Leje min o wskaźniku n < 0,75 są lejami min głuchych,
wobec czego wyrzucenie zniszczonego materiału z obrębu leja nie następuje.
Objętość tego materiału:
W tym wypadku, jak widzimy, działanie wybuchu jest jeszcze słabsze.
Z powyższych rozważań wynika, że zagłębienie bomby o działaniu burzącym powinno być równe promieniowi działania wybuchowego ładunku.
Czas spalania się opóźniacza zapalnika powinien być równy czasowi zagłębiania się bomby.
2. Obliczanie działania wybuchowego bomb lotniczych.A. Fomba niemiecka 50 kg.
Ciężar ładunku materiału wybuchowego Ł = 23 kg. Największa średnica skorupy = 17,9 cm. Długość bomby bez zapalnika = 1,7 m. Długość ładunku wybuchowego = 0,85 m. Odległość środka ciężkości ładunku od wierzchołka ostrołuku bomby = 0,50 m.
a) Działanie bomby w ziemi wyraża równanie:
Rys. 12.
Spółczynnik materiału wybuchowego przy nitrozwiązkach tp = 1. Spółczynnik uszczelnienia „u“ przy bombie zagłębionej — 1. Ciężar właściwy piasku d = 1,4.
30
Przy wartość wyrazu
www.cbw.plCBW
31
Rys. 30. Wybuch bomby 50 kg.
www.cbw.plCBW
Wobec tego
Środek wybuchu znajdzie się na głębokości 2,7 — 0,5 =2,2 m.
Kształt leja uwidoczniono na rys. 14.2 57Wskaźnik miny n = — = 1 ,1 5 świadczy, że mina2,2
jest cokolwiek większa od normalnej.Widoczną głębokość utworzonego leja można obliczyć,
posługując się wzorem: h1 = h.n W danym wypadku = 21,27 m.
32
Zagłębienie bomby przy v k — 250 m/sek. wynosi:
www.cbw.plCBW
Objętość ziemi wyrzuconej wg. wzoru empirycznego autora:
Wobec tego0 _ _23_. 1,15 20,5 m3.
1,4 . 0,92
Objętość leja, pozostałego po wybuchu, można obliczyć również w przybliżeniu, jako objętość stożka ściętego, którego promień większej podstawy R = promieniowi leja, zaś promień mniejszej podstawy dna leja r = ( h — h1) . t g B, przy czym B = 1/2 kąta rozwarcia stożka wybuchu.
W naszym przykładzie
Działanie bomby 50 kg w głąb = 2,2 + 2,54 = 4,74 m.
Czas spalania się opóźniacza zapalnika powinien być równy czasowi zagłębienia się bomby na drodze 2,54 + 0,5 = 3,04 m.
Rys. 15.
b) Działanie bomby w betonie i żelazobetonie.
Opór betonu i żelazobetonu jest bardzo duży, dzięki czemu zagłębienie bomby jest stosunkowo niewielkie (rys. 15).
Zagłębienie w betonie
0,0065 . 50 . 250l --------------- 0,25 m.182
Działanie wybuchowe bomby wyraża równanie:
Ł = r 3 . 2du
przy czym u przy wybuchu w chwili zetknięcia się bomby z przeszkodą — 6, przy częściowym wniknięciu do długości skorupy = 2.
www.cbw.plCBW
Ponieważ środek ciężkości ładunku bomby jest oddalony od powierzchni zaatakowanej, zaś energia uderzenia gazów wybuchowych jest odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości x:
r3 . 2d . uŁ = ------------- •
x 2Promień zniszczenia
r = x + l + y.Widoczna głębokość leja h1 = l + y = 0,28 m.Lej będzie miał kształt czaszy kulistej o wysokości h1 =
0,28 m i o promieniu podstawy r1 = h1 (2r — h1).
Objętość wyrzuconego gruzu 0 = " . h12 (3r —h1 ).3
Działanie bomby w żelazobetonie można obliczyć w sposób powyższy, mnożąc współczynniki oporu betonu a i 25 przez 1,3.
B. Bomba niemiecka 100 kg.Ciężar ładunku materiału wybuchowego = 55 kg. Śred
nica największa skorupy = 25 cm. Długość bomby bez zapalnika = 1,83 m. Długość ładunku wybuchowego = 0,915 m. Odległość środka ciężkości ładunku od wierzchołka bomby = 0,55 m.
a) Działanie bomby w terenie piaszczystym:55 = 1,4 . r3
34
W terenie błotnistym
www.cbw.plCBW
Rys. 16. Wybuch bomby 100 kg.
35www.cbw.plCBW
Zagłębienie bomby przy V K = 250 m/sek wynosi: 0,07 . 100 . 250Z
2522,8 m.
Środek wybuchu znajdzie się na głębokości2,8 — 0,55 = 2,25 m.
3 4Lei miny o wskaźniku n = — = 1,5 będzie miał kształt2,25
następujący :
Widoczna głębokość leja h1 = h . n 2,25 . 1,15— — — = 1,7 m.2 2
Objętość wyrzuconej ziemi
0 = 55 . 1,5 67 m3 1,4 . 0,92
Działanie bomby w głąb = 2,25 + 3,4 = 5,65 m.Czas działania opóźniacza powinien być równy czasowi
przejścia drogi 2,25 + 0,55 = 2,8 m.
Działanie bomby z zapalnikiem bez opóźnienia (d = 1,34):
36
J
www.cbw.plCBW
Rys. 19.
Promień zniszczenia
r = x + l + y.
Widoczna głębokość leja h1 = l + y = 0,51 m.
Objętość leja 0 =
Promień podstawy leja = h1 (2r — h1).
C. Bomba niemiecka 300 kg.Ładunek wybuchowy = 170 kg. Średnica = 36 cm.
Długość bomby bez zapalnika = 2,66 m. Długość ładunku wy-
37
h1 = r — 0,55 = 0,95 m.
b) Działanie bomby w betonie jest następujące:
(patrz rys. 18)
www.cbw.plCBW
Rys. 20.
38www.cbw.plCBW
buchowego = 1,15 m. Odległość środka ciężkości ładunku od wierzchołka bomby = 0,73 m.
a) Działanie bomby w terenie piaszczystym:
170 = 1,4 . r3
n = 4,95 = 1,5 (rys. 20).4,05 0,73
b) Działanie bomby w betonie.
l = 0065 • 300-2 50 = 0,38 m. (rys. 21). 362
39
Zagłębienie bomby w tym samym terenie:
0,07 . 300 . 2501 = —------------ = 4,05 m.362
Widoczna głębokość leja po wybuchu = h . n = 2 ,4 9 m.2
Objętość wyrzuconej ziemi
O = 170 ' 1,5 = 200 m 3.1,4 . 0,92
Działanie bomby w głąb:
3,32 + 4,95 = 8,27 m.
Czas spalania się opóźniacza zapalnika powinien odpowiadać czasowi zagłębiania się na 4,6 m.
Otrzymuje się minę o wskaźniku
www.cbw.plCBW
r = x + l + y.
Objętość leja i promień podstawy oblicza się jak dla czaszy kulistej.
Rys, 22.
D. Bomba niemiecka 1000 kg.
Bomba zawiera 680 kg materiału wybuchowego. Długość bez zapalnika = 3,865 m. Długość ładunku wybuchowego = 1,7 m. Odległość środka ciężkości od wierzchołka ostro- łuku bomby = 1,08 m. Średnica bomby = 54 cm.
a) Działanie bomby w terenie piaszczystym.
40www.cbw.plCBW
h = 5,85 — 1,08 = 4,77 m.
Wybuch tworzy lej miny o wskaźniku n = — — = 1,6 m.4,77
(rys. 22).
7 85
h nWidoczna głębokość leja po wybuchu h1 = — ‘— = 3,8 m.
2Objętość leja
O =
680 . 1,61,4 . 0,92
Działanie bomby w głąb = 4,77 + 7,85 = 12,62 m. Najmniejszy czas spalania się opóźniacza równa się cza
sowi zagłębienia się bomby na długość 5,85 m.
41
r = x + h + y =0,54 + 0,54 + 1,2 m.
Widoczna głębokość leja h1 = 2,28 m.
(rys. 23).
b) Działanie bomby w betonie.
www.cbw.plCBW
Zagłębianie się bomb w terenie piaszczystym.
.........Promień działania wybuchowego.Rys. 24.
Zagłębienie bomb w terenie piaszczystym i ich działanie wybuchowe przedstawia wykres 24.
3. Działanie fali wybuchowej w powietrzu.
Wybuch w powietrzu wywołuje falisty ruch otaczających cząsteczek wskutek ściskania najbliższych warstw powietrzai następującego za tym rozrzedzenia, kolejno powtarzających
42
Promień podstawy leja r1 = 2,76 m.
www.cbw.plCBW
się. Ruch ten rozchodzi się w kierunku promieni kuli i w pierwszej chwili wybuchu posiada szybkość równą szybkości detonacji, z oddaleniem zaś od środka wybuchu szybkość ruchu szybko się zmniejsza i w końcu osiąga normalną szybkość dźwięku, który słyszymy po wybuchu. Berthelot nazwał ten ruch cząsteczek powietrza fizyczną falą wybuchu, która stanowi dalszy ciąg fali chemicznej detonacji.
Zasadniczą cechą ruchu falowego jest to, że w ośrodku, w którym fala rozchodzi się, pojawiają się tylko drobne ruchy miejscowe: cząsteczki ośrodka nie oddalają się znacznie od miejsca, które zajmują w stanie równowagi, gdy tymczasem sama fala, t. j. udzielanie się ruchu kolejno coraz dalszym cząsteczkom postępuje coraz dalej.
Drugą zasadniczą cechą ruchu falowego jest określonai skończona szybkość rozchodzenia się fal. Szybkość ta nie ma nic wspólnego z szybkością ruchu miejscowego cząsteczek ośrodka, w którym fala ____
W chwili wybuchu war- stwa, otaczająca ładunek, zostaje raptownie ściśnięta Rys. 25.wskutek ciśnienia gazów wybuchowych. Jednocześnie na skutek sprężystości zwiększy się ciśnienie tej warstwy. Warstwy koncentryczne z pierwszą, położone dalej, w pierwszej chwili pozostają nietknięte. Skutkiem zwiększonego ciśnienia pierwsza warstwa uderza dalszą, po czym rozpręża się. Dalsza warstwa również wskutek zwiększonego ciśnienia uderza w następną warstwę i rozpręża sięi t. d. Podobne zjawisko przekazywania ruchu przez cząsteczki ciał sprężystych można obserwować na kulach materiałów sprężystych. Jeżeli na gładkiej podstawie ustawić poziomo szereg kul jednakowej wielkości i masy (rys. 25), pozostawiając między nimi małe równe odstępy, i następnie uderzyć kulę a, to uderzy ona z pewną szybkością kulę b. W ciągu uderzenia szybkość kuli a zostanie całkowicie zniesiona przez sprężysty i bezwładny opór kuli uderzonej; jednocześnie kula b nabywa takiej szybkości, jaką miała kula a, i porusza się naprzód, aż do uderzenia o kulę c i t. d. W ten sposób ruch przenosi się z kuli na kulę, przy czym każda traci ruch po uderzeniu, a dopiero ostatnia, nie spotykając oporu potoczy się dalej.
Za pomocą fal przenosi się energia ze źródła, w którym fale powstają do najdalszych krańców ośrodka. Źródło, wzbu
się rozprzestrzenia.
43www.cbw.plCBW
dzające fale, wykonywa bowiem zawsze pracę, pokonując bezwładny i sprężysty opór otaczających warstw ośrodka. Skutkiem tej pracy nagromadza się w fali energia pod postacią zgęszczenia i ruchu cząsteczek. Zgęszczeniu odpowiada pewien zapas energii potencjalnej, ruchowi zaś — zapas energii kinetycznej. Dlatego Bichel odróżnia przy działaniu fali wybuchowej ciśnienie statyczne i ciśnienie dynamiczne. Oba rodzaje energii przechodzą wraz z falą do coraz innych części- ośrodka. Energia rozchodzi się na coraz większe powierzchnie kuliste, rosnące w stosunku do kwadratów ich promieni. Na 1 cm2 przypada coraz mniej energii. Jeżeli w pewnej chwili powierzchnia fali kulistej posiada promień r, który po upływie pewnego czasu zwiększy się do R, to ilości energii, przypadające w obu tych stanach na 1 cm2 powierzchni, mają się odwrotnie, jak kwadraty tych promieni. Energia w tym wypadku będzie proporcjonalna ciśnieniu, wywieranemu na jednostkę powierzchni, więc możemy napisać
P1 R22P2 R12
Skąd P1 . R12 = P2 . R22Iloczyn P1 . R12 odpowiada ciśnieniu w środku wybuchu.
Jest on proporcjonalny ciężarowi ładunku wybuchowego.Działanie ładunku, jak widać z równania, będzie skutecz
ne, o ile na odległości R22 ciśnienie P2 będzie większe od wytrzymałości obiektu, na który działa fala wybuchowa: Ł > R2
Energia ruchu fali (intensywność), która się wyraża kwadratem okresu drgań (amplitudy), jest znaczna.
Działanie niszczące fali wybuchowej zależy od energii fali i raptownego wzrostu ciśnienia, zarówno w pobliżu środka
*) Revue de forces aériennes 1932.
44
skąd R <
Ciśnienie w kg/cm2 można określić w przybliżeniu ze wzoru
www.cbw.plCBW
wybuchu, jak i na dalszej odległości. Z powiększeniem odległości zmniejsza się energia fali wskutek nieprzerwanej pracy ściskania środowiska, a za tym zmniejsza się i jej działanie niszczące.
Działanie fali zmniejsza się również w zależności od gęstości środowiska. Energia jej w ziemi dziesięciokrotnie jest mniejsza, niż w powietrzu przy tym samym ładunku.
Działanie fali zależy również od kierunku i siły wiatru oraz od stopnia zachmurzenia, a także — od konfiguracji terenu.
W niektórych wypadkach w kierunku wiatru zaobserwowano zniszczenia 20-krotnie większe, niż w kierunku przeciwnym.
Wg. Riemanna i Rudenberga fala wybuchowa w porównaniu do fali dźwiękowej posiada kształt odmienny. Fala dźwiękowa (rys. 26a) wykazuje nieprzerwaną zmianę, natomiast fala wybuchowa (rys. 26 b) charakteryzuje się gwałtownym wzrostem ciśnienia i zamiast fali nieprzerwanej, tworzy się fala przerwana.
Zjawisko wyrzucania odłamków w kierunku ośrodka wybuchu na znacznej od niego odległości Wolf tłumaczy kształtem fali wybuchowej. Rys 26.Część stroma fali pozostaje taką samą i na dalszej odległości, podczasgdy strona przeciwna staje się coraz mniej spadzistą. Czas wzrostu ciśnienia zmienia się nieznacznie, zaś czas spadku coraz bardziej się powiększa. Z powyższego wynika, że działanie części stromej podobne jest do działania ssącego, szczególnie na dalszych odległościach.
Szybkość ful danego rodzaju nie zależy ani od mocy wstrząśnienia, ani od ilości energii, zawartej w fali. Fala, wywołana zarówno wystrzałem armatnim jak i uderzeniem młotka, wymaga w obu wypadkach tego samego czasu, ażeby trafić do ucha, w którym wywołuje wrażenie dźwięku.
Dynamiczne wytłumaczenie postępu fal w ośrodkach sprężystych opiera się na sprężystości i bezwładności ośrodka. Szybkość rozchodzenia się fali zależy też tylko od tych dwóch czynników. Ruch fali tym łatwiej będzie przechodzić z jednej cząsteczki na drugą, im większa jest sprężystość i im mniej-
45www.cbw.plCBW
sza jest gęstość ośrodka. Obliczono, że szybkość fal V zależy w istocie tylko od modułu sprężystości dla tego rodzaju odkształcenia, jakie fala wywołuje i od gęstości ośrodka:
V = s = moduł sprężystości— gęstość ośrodka
Ciecze i gazy posiadają tylko sprężystość objętościową: zmiany kształtu cząsteczek nie wywołują w nich żadnej reakcji sprężystej. W cieczach i gazach rozchodzić się mogą zatem tylko fale, przewodzące zgęszczenia i rozrzedzenia, a więc fale podłużne, które polegają na sprężystym odkształceniu przewodnika.
gdzie s — moduł ściśliwości wody, który równa się przy 15oC
20,7 . 106 gr czyli 20,7 . 981 . 106 dyn ; cm2 cm2
= 1 gr . cm 3
Wobec czego
Doświadczenia Colladona i Sturma określiły tę szybkość na 1435 m/sek.
Moduł ściśliwości gazu, utrzymywanego w stałej temperaturze, równa się prężności, panującej przed odkształceniem. Przy szybkich zmianach gęstości, jakie towarzyszą falom głosowym, wywołanym przez nagłe wstrząśnienia, warunek stałości temperatury nie jest spełniony; gaz zgęszczony nagle ogrzewa się, rozrzedzony ostyga. Zmiany temperatury, towarzyszące tym odkształceniom, czynią gaz trudniej ściśliwym. Moduł ściśliwości w tym wypadku nie równa się p (ciśnieniu) lecz kp, gdzie k jest pewną liczbą, zależną id rodzaju gazu. Dla powietrza k = 1,405.
46
V fal głosowych =
V w wodzie =
www.cbw.plCBW
W powietrzu suchym o temperaturze 0°, pod ciśnieniem 1
atm = 1013000 dyn/cm2 d wynosi 0,001293 , a zatem
Analizując działanie wybuchu w powietrzu można stwierdzić jednoczesne powstawanie fal trzech rodzajów: 1 ) fal uderzeniowych powietrznych, które zaczynają się od miejsca wybuchu i rozprzestrzeniają się ze zmienną szybkością, 2) fal uderzeniowych w ziemi, które mają szybkość znacznie większą od fal powietrznych, dzięki czemu na większych odległościach przyrządy pomiarowe wcześniej notują działanie fal ziemnych od powietrznych, oraz 3) fal uderzeniowych w ziemi, które powstają w pewnej odległości od miejsca wybuchu wskutek uderzenia fal powietrznych o powierzchnię ziemi.
Najbardziej charakterystyczne są fale uderzeniowe powietrzne, gdyż wskutek kolejno następujących fal zgęszczo- nych i fal rozrzedzonych działanie ich może się przejawiać w dwóch odmiennych kierunkach. Dlatego przy wybuchach obserwuje się nieraz rozrzut wysadzonych szyb lub kawałków muru w kierunku do miejsca wybuchu. Zrozumiałym również jest zjawisko, zaobserwowane podczas wybuchu prochowni w Cytadeli Warszawskiej w r. 1923, kiedy znajdująca się obok prochowni szopa została zupełnie spłaszczona i przyciśnięta do ziemi.
Praktyczne znaczenie posiadają fale uderzeniowe powietrzne i ziemne. Dotychczas jednak nie ustalono sposobu określenia wielkości ciśnienia fal i zmniejszania się tego ciśnienia w miarę oddalenia się od miejsca wybuchu pomimo dokładnych badań, przeprowadzonych przez Berthelota, Ru- denberga i Justrowa.
Oznaczenie wartości ciśnienia w pobliżu miejsca wybuchu jest nadzwyczaj trudne, ponieważ żaden przyrząd nie wytrzyma ciśnienia, istniejącego w pierwszej chwili. Wykonane pomiary przez Mapkinsona, Landaua i Quinaey'a za pomocą dość problematycznych środków, dały w przybliżeniu 20.000 kg/cm2. Jednak ta wartość jest za niska nawet dla małych ilości materiału wybuchowego. Jeżeli się zważy, że cienkościenny pocisk armatni wytrzymuje bez zmiany kształtu ciśnienie gazów
47www.cbw.plCBW
około 3.000 kg/cm2, że cienka lufa karabinowa wytrzymuje ciśnienie gazów 4.000 kg/cm2 kilka tysięcy razy, przy czym ciśnienia te są daleko trwalsze, niż przy detonacji i jeżeli się zważy, że dla zwykłego rozerwania sztaby stalowej potrzebna jest siła 8000 — 10000 kg/cm2, przy czym części rozerwane nie otrzymują wielkiej szybkości, to już z tego można wnioskować, że ciśnienie ładunku wybuchowego powinno wynosić setki tysięcy, jeżeli nie miliony kg/cm2. Przypuszczenie to potwierdza również wzór Waals-Abla:
f wp - ----------- gdzie p — ciśnienie w atm/cm2,v — a w
f — ciśnienie właściwe (dla trotylu ok. 9000), w — waga mat. wyb. w kg, v — objętość komory wybuchu w dcm3, a — kowolumen (dla trotylu ok. 0,9).
Według tego równania 1 kg trotylu w komorze 1 dcm3 to znaczy przy gęstości załadowania = 1 , wytwarza ciśnienie 90.000 kg/cm2. Przy zwiększeniu gęstości załadowania np. do1,5 jak w granatach i bombach nabitych, ciśnienie wzrasta do nieskończenie wielkich wartości.
Justrow przy detonacji około 5.000 kg mat. wybuchowego wymierzył za pomocą kreszerów ciśnienie w odległości 4 m od środka wybuchu, które wyniosło 1600 kg/cm2.
Jeżeli przyjąć, że spadek ciśnienia jest odwrotnie proporcjonalny do odległości
P2 D1P1 D2
to, biorąc za podstawę pomiary Justrowa otrzymamy następujące wartości ciśnienia na różnych odległościach:
D P
4 mm — 1600000 kg/cm24 m — 1600 „
40 m —160 ,,400 m — 16 „
Według Berthelota siła uderzenia fali powietrznej zmniejsza się w stosunku odwrotnie proporcjonalnym do kwadratu odległości od miejsca wybuchu:
48www.cbw.plCBW
P2 D12P 1 D22
Przy zastosowaniu do obliczeń wzoru Berthelota otrzymamy inne wartości
D p
4 mm — 1600000000 kg/cm24 m — 1600 „
40 m — 16400 m — 0,16
Wreszcie według wzoru RudenbergaP2
= D13P1 D 23
wymienione wartości ciśnienia wynoszą:D P
4 mm — 50000000 kg/cm24 m — 1600 „
40 m — 50 „400 m — 1,6 „
Już na zasadzie powyższych obliczeń da się stwierdzić niezmiernie wysokie ciśnienie w pobliżu wybuchu, które uniemożliwia wszelkie pomiary. Niemiecki Instytut Chemiczno- Techniczny pomimo zastosowania do pomiarów ciśnienia trwałych przyrządów, opartych w budowie na zasadzie urządzenia barometru sprężynowego, nie miał możności przeprowadzenia pomiarów ciśnienia bliżej niż 20 m od miejsca wybuchu. Przy tym doświadczeniu zdetonowano 1000 kg, przy czym otrzymano następujące wyniki:
D P
20 m — 5 kg/cm2 40 m — 2 ,,
Pomiary dokonane na większych odległościach za pomocą przyrządów membranowych dały następujące wyniki:
49www.cbw.plCBW
D P
2500 m — 9,5500 m — 40,3 gr/cm2
1000 m — 19,7 „1500 m — 15 ,,2000 m — 12,3 „
O d l e g ł o ś ć w m Rys. 27.
Wyniki badań są uwidocznione na wykresie 27.Dane powyższe stwierdzają, że fala uderzeniowa powietrz
na na większych odległościach ponad 400 — 500 m posiada własności fali dźwiękowej: ciśnienie fali spada dość równo w stosunku odwrotnie proporcjonalnym do odległości, przy czym szybkość fali jest równomierna i wynosi 333 m/sek. Trzeba nadmienić, że małe nieregularności, które da się zauważyć w wynikach pomiarów, mogą powstać wskutek działania zjawisk ubocznych, jak wiatr, niedokładności przyrządów i t. p.
50www.cbw.plCBW
Na mniejszych odległościach wg. Berthelota ciśnienie fali jest proporcjonalne do pierwiastka kwadratowego z ładunku wybuchowego
P1 P2
Działan ie czołowej f a l i w yb u ch ow e j
wobec tego przy 5000 kg na odległości 500 m ciśnienie wyniesie około 90 gr/cm2 i na odległości 400 m ± 112 gr/cm2.
Obliczenie powyższe zgadza się z wyżej przytoczonym obliczeniem Justrowa, dokonanym na zasadzie przeprowadzonych przezeń pomiarów.
Uzgodnione dane doświadczeń Berthelota i Justrowa można przyjąć za podstawę do obliczania działania fali powietrznej.
Dużą trudność sprawia oznaczenie miejsca, w którym zmniejszenie się ciśnienia w stosunku odwrotnym do kwadratu odległości przechodzi do stosunku odwrotnego do pierwszej potęgi na dalszych odległościach.
W tym celu podczas wojny światowej dokonano licznych pomiarów drgań ziemnych przy różnorodnych wybuchach za pomocą sejsmografu. Pomiary te doskonale się nadają do porównania siły wybuchu granatów i bomb różnego rodzaju. Otrzymane sejsmografy wykazują zawsze charakterystyczny obraz małych amplitud idących na przedzie fal ziemnych i wielkich amplitud postępujących za nimi fal powietrznych, o mniejszej szybkości, która wynosi około 333 m/sek. Odstępy między nimi wzrastają w miarę powiększenia odległości miejsc pomiarowych od miejsca wybuchu.
Odległość od m iejsca w ybuchu.
Rys, 29.
51www.cbw.plCBW
Sejsmogram wybuchu 1000 kg bomby P. u. W. z odległości 1450 m od miejsca wybuchu,
wg. Justrowa.
Powiększenie 250 krotne
www.cbw.plCBW
Na rys. 28 podany jest wykres sejsmografu wysadzonej bomby lotniczej 1000 kg w odległości 1450 m. Wykres z całą dokładnością stwierdza przeważające działanie fal powietrznych w stosunku do fal ziemnych, przy czym działanie to jest10-krotnie większe.
Sejsmogram również wykazuje, że działanie składowej uderzenia ziemnego H1 jest o wiele większe, niż działanie składowej H2
Na rys. 29 przedstawiono graficznie na podstawie pomiarów sejsmograficznych wielkość okresu drgań pierwszej fali ziemnej przy wybuchu rozmaitych bomb w różnych odległościach. Widoczne jest szybkie zmniejszenie się działania uderzeniowego fali wybuchowej w zależności od odległości.
Działanie uderzeniowe fali wybuchowej wg. Justrowa (działanie 300 kg bomby przyjęto za jednostkę).
Ciężar bomb niemieckich
1
Ładunekwybuchowy
kg
2
Współczynnik średniej wartości okresu drgań pierwszej fali
ziemnej
3
Siła uderzenia mierzona kwadratem
okresu drgań z rubr. 3
Wielkość stosunkowa
ładunku wybuchowego
4 5
50 kg 23 0,28 0,0784 0,135
100 „ 55 0,62 0,385 0,324
300 „ 170 1 1 1
1000 „ 680 1,90 3,610 4,00
Tabela powyższa, ułożona na podstawie pomiarów sejsmograficznych, podaje zależność siły uderzenia od ilości mat. wybuchowego. W rubryce 3 podano średni stosunek wartości największych okresów drgań pierwszej fali ziemnej przy równych odległościach, przy czym bomba 300 kg została przyjęta za jednostkę miary. W rubryce 4 podano siłę uderzeniową fali za pomocą kwadratu okresów drgań, podanych w rubryce 3, w rubryce zaś 5 podano wielkość stosunkową ładun
53www.cbw.plCBW
ku wybuchowego, przyjmując ładunek bomby 300 kg za jednostkę.
Z powyższego wynika (patrz rubr. 4 i 5), że siła uderzeniowa fali ziemnej przy ładunkach ponad 50 kg jest proporcjonalną do ilości materiału wybuchowego. Przy mniejszych ładunkach stwierdzono, że zależność ta jest nieregularna.
Wyniki opisanych badań upoważniają do twierdzenia, że działanie uderzeniowe gazów wybuchowych wzrasta prawie proporcjonalnie do wielkości ładunku wybuchowego. Ciśnienie w miejscu wybuchu jest nadzwyczaj wysokie. Zmniejsza się ono na początku bardzo szybko, mniej więcej w stosunku odwrotnym do kwadratu odległości, następnie zaś ( w odległości 400— 500 m) spada równomiernie w stosunku odwrotnym do odległości.
4. Działanie fali wybuchowej na budynki.
Według Lheure fala wybuchowa powoduje:
nieznaczne uszkodzenia przy R m = 1 0 Ł kg,
znaczne ,, ,, Rm = 5 Ł kg
Przy budynkach obwałowanych R należy zmniejszyć do połowy.
Bardzo znaczne zniszczenie przy największych wybuchach nie przekracza zwykle 200 m.
W poniższej tabeli Brunswig podaje wymiary promienia ośrodków zniszczenia, powstałych na skutek wybuchów olbrzymich ilości materiałów wybuchowych *).
Przy wybuchu 1000 kg ciśnienie w odległości 500 m wynosi jeszcze 0,04 kg/cm2. Nie będzie ono powodować większej szkody w domach, prócz wybicia szyb. W odległości zaś 50 m od miejsca wybuchu ciśnienie jest dość znaczne: można go przyjąć, wg. powyższych obliczeń, równym mniej więcej 3 kg/cm2. Chociaż wytrzymałość samej cegły jest większa od tego ciśnienia, jednak wytrzymałość całości domu (w spojeniach) jest mniejsza. Należy przypuszczać, że w ogóle mur o dużej powierzchni, lecz małym przekroju, nie wytrzyma ciśnienia 3 kg/cm2. Wobec tego domy miejskie należy uważać za obiekty b. wrażliwe na działanie fali powietrznej.
*) H. Brunswig. Explosivstoffe 1921.
54www.cbw.plCBW
Rys. 31. Działanie bomby 45 kg, zdetonowanej na pierwszym piętrzebudynku.
55
Rys, 30, Skutki wybuchu bomby 135 kg w odległości 7,5 m od budynku.
www.cbw.plCBW
Miejscewybuchu
Materiał wybuchowy Promień ośrodka zniszczeniaRok
Ilość kg Rodzaj Zaobserwowanym
w g.o b li-c z enia
m
Corvilaiin 1889 5.500 Proch czarny 340 ciężkie uszkodzenia 500
Vigma-Pia 1891 260.000 " 1500 ciężkie uszkodzenia 6000 lekkie ,, 3600
Santander 1893 30.000 Dynamit 600 ciężkie uszkodzenia 1700
Keeken 1895 20.000 " 1200—2200 w zal. od kier. 1400
Joh an n esbu rg 1896 50.000 żelatyna wyb. 1800 ciężkie uszkodzenia 4500 lekkie „ 2500
Lagoubran 1899 100.000100.000
Proch czarny Proch bezdymn
3200 ciężkie uszkodzenia 7000 lekkie ,, 2200
Avigliana 1900 10.000 żelatyna wyb. 1300 1200
Eyb uważa powyższe ciśnienie za wystarczające do burzenia całych bloków murowanych w promieniu 50 m. Inaczej przedstawia się sprawa bezpieczeństwa schronów betonowychi innych obiektów fortyfikacyjnych, gdyż mamy tu zazwyczaj budowle o małej powierzchni i mocnych przekrojach. Dobry beton posiada przeciętną wytrzymałość 300 kg/cm2; mur betonowy musiałby mieć bardzo dużą powierzchnię, żeby nie wytrzymać ciśnienia 3 kg/cm2. Mały schron betonowy w ziemi o grubości ścian 0,5 m należy uważać za dostatecznie odporny na działanie fali powietrznej i ziemnej przy wybuchu do 1000 kg, detonujących nie w bezpośredniej bliskości, lecz w odległości co najmniej jednego promienia działania niszczącego w ziemi.
Działanie bomb burzących ilustrują załączone fotografie (rys. 30, 31 i 32).
5. Skuteczność bombardowania mostów.
Bombardowanie mostów stanowi jedno z najtrudniejszych zadań lotnictwa. Z wysokości 3000 m nawet duży most o dłu- gości 300 m wydaje się małym i ledwo dostrzegalnym celem, podobnym do wąskiej tasiemki długości 15 centymetrów. Samolot, przelatujący nad mostem celem zrzucenia bomby, przebywa przestrzeń równą jego szerokości (5— 6 m), w niespełna 0,1 sekundy. Istnieje więc tylko jeden moment, w którym
56www.cbw.plCBW
Rys. 32. Bombardowanie zakładu przemysłowego.
57www.cbw.plCBW
należy zrzucić bombę tak, aby trafiła do celu. Spóźnienie nawet o jedną dziesiątą sekundy może spowodować chybienie celu.
Skuteczność bombardowania mostu zależy: od wysokości bombardowania,„ siły wiatru,,, sprawności bombardiera,,, sprawności wyrzutnika,,, wielkości ładunku wybuchowego i jego siły,„ położenia bomby w chwili wybuchu,,, uzbrojenia bomby.
Pozostawiając na boku kwestie balistyczne i sprawność sprzętu, należy podkreślić znaczenie trzech pozostałych czynników.
Wielkość ładunku wybuchowego i jego siła mają zasadnicze znaczenie przy określeniu działania bomby na poszczególne części mostu, które można obliczyć za pomocą wzoru, podanego na str. 34 przy czym u = 1 w wypadku zagłębienia się bomby na długość skorupy. W celu umożliwienia należytego wnikania zaopatruje się bomby w zapalnik z opóźnieniem.
Czas spalania się opóźniacza zależny jest od rodzaju przeszkody i promienia działania burzącego*).
W razie zastosowania zapalnika o działaniu natychmia- stowym bomba wybucha na powierzchni przedmiotu, w chwili uderzenia. W tym wypadku współczynnik u równa się 6.
Z wyżej wymienionego wzoru wynika, że dla osiągnięcia jednakowych skutków bomba, działająca na powierzchni przedmiotu, musiałaby mieć sześciokrotnie większy ładunek w porównaniu z bombą, która wybucha po wniknięciu do przeszkody na całą długość skorupy.
Ciekawe wyniki osiągnięto przy bombardowaniu mostu w Ameryce nad rzeką Pee Dee (stan północnej Karoliny) w grudniu 1927 r. **)
Żelazo-betonowy most nowoczesnej konstrukcji o długości 300 m i szerokości 6 m składał się z trzech dużych przęseł nad rzeką i siedmiu bocznych przęseł mniejszych (rys. 33).
Bombardowanie miało na celu zbadanie, czy bomby 135,272 i 500 kilogramowe nadają się do niszczenia konstruk-
*) Patrz Wiad. Techn. Art. r. 1932 Kpt. M. Tarnowski. Wyznaczanie czasu spalania się opóźniacza w zap. art. i do bomb burzących.
**) Army Ordnance Nr 47 r. 1928. Bombs Prove Their Effectiveness.
58www.cbw.plCBW
cji żelazobetonowej, oraz jakie zapalniki są najbardziej odpowiednie: o działaniu natychmiastowym, czy też z opóźnieniem. Bombardowanie mostu w myśl regulaminów amerykańskich wykonuje eskadra, złożona z 9 samolotów, bombardujących jednocześnie. Ze względu na niebezpieczeństwo, wynikające 7. rozrzutu bomb dla okolicznej ludności, postanowiono użyć
Rys. 33.
eskadry, złożonej tylko z trzech samolotów, co wpłynęło na zmniejszenie prawdopodobieństwa trafienia do celu.
Bombardowanie wykonał 1-szy Dyon Niszczycielski, stacjonowany przy Langley Fiela Va, w odległości 250 mil od mostu nad Pee Dee. Za bazę operacyjną obrano Pope Field Ft. w odległości 62 mil od Pee Dee River.
Samoloty przewiozły 27.810 kg bomb. Zrzucenie bomb wymagało 300 godzin lotu. Samoloty przebyły przestrzeń równą 40.000 km, co odpowiada lotowi naokoło świata. Powyższa
59www.cbw.plCBW
odległość została przebyta bez żadnego uszkodzenia w motorach.
Bombardowanie wykonano z wysokości 1800 — 2400 m przy niezwykle niskiej temperaturze powietrza i silnym wietrze (100 km na godzinę).
Na początku rzucano bomby 136-kilogramowe, celem zbadania ich działania na most, czy to przy bezpośrednim zetknię-
Rys. 34.
ciu się, czy to przez trafienie w pobliżu filarów. Po całodziennych próbach przekonano się, że bomby 136-kilogramowe bynajmniej nie są szkodliwe.
Nazajutrz zostały użyte przy bombardowaniu bomby 272 kg, które przy bezpośrednim trafieniu spowodowały pewne uszkodzenia, lecz mostu nie zdemolowały (rys. 34).
Wreszcie zastosowano bomby 500-kilogramowe, zawierające ok. 250 kg trotylu. Rzucono ogółem 18 sztuk, z których 4 okazały się trafne.
Pierwsza bomba, która uderzyła w most, zdemolowała dwa przęsła nadbrzeżne B długości 24 m. Druga zburzyła
60www.cbw.plCBW
filar, podtrzymujący jedno z trzech przęseł nadwodnych, powodując jego zupełne zniszczenie (rys. 35 B).
W rezultacie próby stwierdzono, że do zdemolowania betonowej i żel-betowej konstrukcji konieczne jest uzbrojenie bomb w zapalniki z opóźnieniem *).
Autor artykułu zaznacza, że gdyby chodziło o same zniszczenie mostu, to zadanie to z łatwością wykonałby klucz, złożony z 9 samolotów, w ciągu znacznie krótszego czasu.
Rys. 35.
6. Wybuch w wodzie.W wodzie podczas wybuchu najbliższe do ładunku cząs
teczki ulegają ściśnięciu i przesunięciu, które wskutek prężności cieczy, udziela się innym cząsteczkom, położonym w następnych warstwach współśrodkowych (rys. 36—38).
Im większą jest szybkość rozkładu materiału wybuchowego, tym cieńsze są warstwy poruszone. Z tego powodu do niszczenia lodu lub przedmiotów, znajdujących się na powierzchni wody, używa się ładunków prochowych, mających mniejszą szybkość spalania się.
Dosięgając powierzchni, gazy wyrzucają słup wody w kształcie stożka, którego podstawa znajduje się na powierzchni wodnego lustra (rys. 30).
*) Podczas prób stosowano zapalniki z opóźnieniem 0,1 sek.
61www.cbw.plCBW
Rys. 36.
Wybuch
w cieczach.
Promień działania niszczącego ładunku w cieczach zależy:1) od wielkości ładunku wybuchowego Ł,2) od rodzaju mat. wybuchowego,3) od własności fizycznych cieczy,4) od wytrzymałości obiektu, na który przenosi się ciś
nienie fali wybuchowej,
62www.cbw.plCBW
W ybuch w cieczy w pobliżu powierzchni
Rys. 38.
63www.cbw.plCBW
5) od głębokości zanurzenia ładunku.Głębokość zanurzenia jest o tyle ważnym czynnikiem,
że stanowi zagłuszenie miny wodnej, dzięki czemu całkowita ilość gazów zostaje wykorzystana.
Rys. 39. Bombardowanie łodzi podwodnej.
Doświadczenia marynarki S. Z. A P. przy bombardowaniu statków za pomocą bomb lotniczych upoważniają do określenia promienia sfery niszczenia wzorem:
R = Łm
(R — promień w m, Ł — ładunek w kg, m — współczynnik = 2,3 przy zagłębieniu, które wynosiło od 1/3 do 2/3R).
Współczynnik w jest współczynnikiem mat. wyb. i wytrzymałości obiektu zniszczenia.
www.cbw.plCBW
Wyniki badań amerykańskich:
Ciężar bomby lotniczej Ciężar ład. wyb.
R sfery niszczenia
Głębokośćzanurzenia
300 funt. (135 kg) 74,8 kg 6 m 2 m600 „ (272 kg) 148,5 „ 8 „ 4 „
1100 „ (500 kg) 273,9 „ 11 „ 7 „2000 „ (907 kg) 453 „ 14 „ 9 „
Wyniki wyżej wymienionych badań przedstawia również wykres 40.
. Ładunki do zwalczania pancerników.+ „ „ „ łodzi podwodnych.
Rys. 40. Promień działania niszczącego w m.
Należy jednak zaznaczyć, że współczynnik m może być znacznie mniejszy (1,2 — 0,85), jak o tym świadczą próby, przeprowadzone przez marynarkę angielską.
Podług badań, przeprowadzonych przez Abotta, przy zanurzeniu ładunku na 2 — 3 m energia uderzenia w wodzie może być obliczona ze wzoru
QE = m - R 2
(Q — ładunek w kg, R w m, m — współczynnik).
65
www.cbw.plCBW
Przy detonowaniu ładunków, zaopatrzonych w spłonki, przez wpływ m = 1,2 — 1,5.
Zwiększenie energii jest proporcjonalne do ładunku, jednak siła uderzenia w pewnej odległości nie wzrasta proporcjonalnie do wielkości ładunku. Na przykład dwukrotne powiększenie ładunku zwiększa tę siłę zaledwe o 25% .
R. Blochman przy pomiarach siły uderzenia wybuchu W wodzie stwierdził następujące zjawisko.
Gazy wybuchowe powodują powstanie fal zgęszczenia, które rozchodzą się z pewną szybkością, przy czym przyrządy pomiarowe rejestrują szereg wyskoków ciśnienia na drodze przejścia fali, z których dadzą się wyróżnić dwa ciśnienia maksymalne A i B (patrz wykres 41).
Maksimum A jest wynikiem uderzenia gazów wybuchowych, które postępują z szybkością głosu w wodzie, natomiast maksimum B jest wynikiem uderzenia mas cząsteczek wody, które posiadają mniejszą szybkość.
Jeżeli chodzi o bombardowanie statków z samolotu, to duży wpływ na skuteczność wybuchu posiada głębokość zanurzenia bomby. Czas ten powinien ściśle odpowiadać czasowi spalania się opóźniacza.
Bomby lotnicze przeznacza się albo do rzucania na pokład statku wojennego, lub do zanurzonej łodzi podwodnej, albo wreszcie do rzucania przy burcie statku celem zniszczenia jego podwodnej części nieopancerzonej za pomocą wybuchu. W pierwszym wypadku czas opóźniacza zapalnika określa się przez obliczenie czasu przenikania pancerza. W drugim wypadku czas opóźniacza zależy od czasu zagłębiania się bomby do poziomu zanurzania się łodzi podwodnej.
Rys. 41.
Łódź podwodna pływa zwykle z peryskopem przy zanu-
66www.cbw.plCBW
rzeniu 10 m, w czasie napadu — przy zanurzeniu 18 m, a może zagłębiać się na 60 — 100 m. Opóźniacz więc musi uwzględniać wszystkie te głębokości przynajmniej do 50 m. Przy głębokości działania 50 m, zapalnik do bomb małych powinien mieć opóźnienie od 0 do 6,6 sek. (1,6 sek. na przebycie 18,6 m i 5 sek, na przebycie 50 — 18,6 = 31,4 m). Dla bomb średniego kalibru 75 — 100 kg czas opóźnienia powinien wynosić od 0 do 2,13 + 2 = 4,13 sek., zaś dla bomb dużego kalibru 2,25 — 3 sek.
Przy bombardowaniu podwodnej części burty statków wojennych wymaga się zanurzenia bomby na szerokość podwodnego pancerza przy całkowitym zanurzeniu statku. Zanurzenie całkowite lekkiego krążownika wynosi 4 — 5 m, torpedowca — 2,5 do 3 m, pancerników — 9 do 10 m. Z powyższego wynika, że bomby dużych kalibrów muszą mieć zapalniki, w których czas spalania opóźniaczatop =
z (głębokość zanurzenia statku) V (przeciętna szybkość zanurzenia bomby)
7. Działanie fali wybuchowej na organizm żywy.
Działanie fali wybuchowej na organizm żywy tłumaczy się raptowną zmianą ciśnienia w przeciągu bardzo krótkiego czasu. W czasie wielkiej wojny, w r. 1916, oficer francuski Arnoux znalazł przypadkowo przy zabitych, którzy nie posiadali na swym ciele żadnego zranienia, barometr aneroid, który wykazywał, że został zniszczony przez znaczne ciśnienie. Po naprawie i dalszych badaniach stwierdzono, że podobne uszkodzenia następują także w wypadku raptownego spadku ciśnienia z 760 mm na 410 m, co odpowiada ciśnieniu na Montblanc. Wymienione zjawisko zachodzi w bliskiej odległości od miejsc wybuchu przy szybkości prądu powietrznego ok. 276 m/sek. i ciśnieniu ok. 10.360 kg/m2. Przebieg zjawiska jest podobny do tego, jakie się obserwuje przy szybkim wznoszeniu się lotników lub przy szybkim opuszczaniu się nurka pod wodą.
Wg. danych francuskich odległość niebezpieczna dla ludzi podczas wybuchu jest znacznie mniejsza od / Łkg.
67www.cbw.plCBW
www.cbw.plCBW
R o z d z i a ł IIIDZIAŁANIE ROZPRYSKOWE CZYLI ODŁAMKOWE.
W chwili zderzenia się bomby z przeszkodą następuje wybuch ładunku wewnętrznego. Ciśnienie gazów wybuchowych powoduje rozsadzenie skorupy i rozrzut odłamków (rys. 42 i 43).
Odłamki znajdują się wówczas pod wpływem dwóch sił, które nadają im różne co do wielkości i kierunku szybkości, a mianowicie:
V k — szybkość końcowa bomby, mająca kierunek lotu, iVw — szybkość prostopadła do powierzchni ścian we
wnętrznych bomby, nadana przez wybuch ładunku wewnętrznego, a wynosząca od 400 do 2000 m/sek.
Składając te szybkości, otrzymamy wypadkową dla poszczególnych odłamków bomby.
Skuteczność bomby odłamkowej zależy od własności wytrzymałościowych skorupy, a także od wysokości punktu roz- prysku oraz kąta, zawartego między styczną do toru bomby i płaszczyzną celu.
Wyobraźmy sobie, że bomba wybucha nie przy upadku, lecz na pewnej wysokości h (rys. 44) nad powierzchnią ziemi. Odłamki poruszają się prostolinijnie od punktu wybuchu w kierunkach, oznaczonych wyżej. Poruszają się one wewnątrz dwóch powierzchni stożkowatych, które z osią pocisku, styczną do toru, tworzą kąt 80° względnie 100°. Pole rażenia na powierzchni ziemi jest ograniczone krzywą, utworzoną przez przecięcie stożka za pomocą płaszczyzny x — y (rys, 45).
Jeżeli S oznacza punkt rozprysku, SO — wysokość rozpry- sku, SC — oś stożka, styczną do toru, SCB — kąt upadku w, BSC — a. — ASC = połowę kąta rozwarcia stożka wewnętrznego rozprysku (w = 80°), to równanie tego przekroju będzie następujące:
y = ± | tg280o (h . sin w + x . cos w)2 . (h . cos w — sin w)2*.
*) D. Rohne. Zeitschr. fur ges. Schiess- u. - Sprengstoffwesen 1925.
69www.cbw.plCBW
Rys. 42. Bombardowanie celów żywych,
o
www.cbw.plCBW
43. Odłamki bomby 12,5 kg.
www.cbw.plCBW
Rys. 44.
Jeżeli w> 80°, to krzywa, odpowiadająca temu równaniu jest elipsą, jeżeli w = 80° — parabolą, jeżeli zaś co 80° — hiperbolą.
72www.cbw.plCBW
Natomiast, jeżeli bomba wybucha przy uderzeniu o powierzchnię ziemi, kiedy h = 0, równanie przybiera postać:
y = ± x\ tg280° . cos2 w — sin2w.
Jest to równanie dwóch linij prostych, przecinających się w punkcie upadku, które z osią x tworzą kąt =
± arctg.\/ tg280° . cos2 w — s in 2 w,zaś z osią y kąt = arcctg| tg280° . cos- w — sin2 w.
Wielkość tego, ograniczonego 90° kąta, zależy od wielkości kąta upadku w , który przy bombie lotniczej jest zależny od wysokości, z jakiej została rzucona i od szybkości, poziomej
Rys. 47.
samolotu. Najdogodniejsza wartość w jest 90° przy szybkości samolotu = O lub też przy wysokości rzucania = 8 ; najmniej korzystna wartość w równa się O przy szybkości samolotu lub przy nieskończenie małej wysokości bombardowania.
Dla łatwiejszego zrozumienia zjawiska zostały narysowane dwa stożki (rys. 46 i 47), przez które przesuwają się odłamki, w płaszczyźnie XZ i w płaszczyźnie XY. Odłamki poruszają się w przestrzeni zakreskowanej. Niezakreskowane przestrzenie są wolne od odłamków. Jeżeli w = 90°, to x będzie pozorne, to znaczy nie będzie żadnej linii, ograniczającej przestrzeń pokrytą odłamkami.
Odłamki rozpryskują się równomiernie we wszystkich kierunkach od punktu wybuchu.
73
Rys. 46.
www.cbw.plCBW
Z wykresu widać, że połowa odłamków trafia w grunt. Odłamki, skierowane do góry, poruszają się pod kątem od 0° do 10° do poziomu.
Ażeby złapać wszystkie odłamki należałoby na obwodzie koło 50 m. postawić tarczę o wysokości
50.tg 10o = 2,8 m.
Rys. 49.
Najmniejsze działanie otrzymuje się wtedy, gdy w = O. Wówczas y = + x tg 80’. Jest to równanie dwóch prostych, które tworzą z osią x kąt 80° i przecinają się wobec tego pod kątem 20°. Z rzutu pionowego (rys. 48) wynika, że połowa odłamków trafia w grunt, przy czym odłamki, lecące do góry, poruszają się pod kątem od 0" do 90° do poziomu.
Tarcza na obwodzie koła o promieniu 50 m. na wysokości 1 m może być trafiona tylko na szerokości = 2,50 . arc 20" = 35 m
74www.cbw.plCBW
Rys. 49 przedstawia rzut poziomy. Działanie jest zawarte w granicach, odpowiadających wielkościom kąta w. Szczególnie ciekawym jest działanie, gdy w = 80°, t. j. gdy tworząca stożka, leżąca w płaszczyźnie xz jest ułożona poziomo. Równanie wówczas y = ± 0, t. j. proste, odpowiadające obydwom równaniom, zlewają się z osią x (rys. 50 i 51).
Odłamki rozchodzą się we wszystkie strony, lecz nie równomiernie. W kierunku OX — od 0° do 20° w dóły w kierunku zaś OX1 od 0° do 20° w górę. Tarcza pionowa na obwodzie koła o promieniu 50 m. przy doświadczeniach była trafiona w kierunku x tylko u podstawy. Poczynając od tego miejsca odłamki idą coraz wyżej i w x t osiągają wysokość do 50 . tg 20o = 18 m.
Jeżeli kąt upadku 90° > w > 80", to odłamki rozpryskują się we wszystkich kierunkach i im bardziej kąt w zbliżony do 90o, tym równomierniej rozpry- A skują się odłamki i tym większe jest działanie bomby.
Jeżeli w < 80° powstają przestrzenie wolne od odłamków, ponieważ tworząca stożka, leżąca w płaszczyźnie xz ma pochylenie do poziomu. Jeżeli np. w = 79°, to
Rys. 50.
Rys. 51.
y = ± \/tg280° . cos 79o — sin 79o = ± 0,207 x
więc arctg 0,207
75www.cbw.plCBW
y/x = ± tg 0,207 = ± tg 11°40,
t. j. jeżeli obydwie proste, ograniczające powierzchnię pokrytą odłamkami, przecinają się z osią x pod kątem 11°40, to tworzą kąt 23°20.—
Powierzchnia wyżej wymieniona jest wolną od odłamków. Im mniejszy jest kąt w, tym większa jest przestrzeń wol
na od odłamków i tym mniejsze działanie bomby.Przykład 7.
Bomba jest rzucona z samolotu z wysokości 500 m. Szybkość pozioma samolotu 120 km/godz = 33 m/sek. Bomba osiągnie poziom ziemi po 10 sek., składowa pionowa szybkość wynosi około 98 m/sek. Ponieważ składowa pozioma szybkości pozostaje bez zmiany, więc kąt, który tworzy styczna do toru z poziomem w chwili zetknięcia się wynosi
98arctg = 71
33jeżeli nie uwzględniać wpływu oporu powietrza.W ten sposób
y = ± x \ tg280° . cos271° — sin271° = cos ± 1,59 x
t. j. obydwie proste, ograniczające wolną od odłamków przestrzeń, tworzą z osią x kąt 32°, ze sobą zaś kąt — 64° (rys. 52 i 53). Powierzchnia, pokryta odłamkami, ograniczona jest dwiema prostymi, przecinającymi się pod kątem 116°. Wielkość
232tej powierzchni - = 64% tej powierzchni, która odpowiada 360
kątowi upadku 80°— 90°.Jeżeli rzucenie bomby nastąpiło z 1000 m i samolot po
siadał szybkość 90 km/godz. = 25 m/sek, to kąt upadku
to = arctg = 80°.25
Skuteczność bomb odłamkowych poza warunkami jak wyżej, proporcjonalna jest do wysokości bombardowania, jednak do pewnej granicy, oraz odwrotnie proporcjonalna do szybkości samolotu w chwili rzucania bomby.
Załączony wykres (54) podaje gęstość pola rażenia 12,5 kg bomby odłamkowej.
76www.cbw.plCBW
Rys. 53.
Energia odłamków skutecznych. Praca bomby polega na wykonaniu zranienia, które uniemożliwia człowiekowi lub używanym w walce zwierzętom dalsze pozostawanie w szeregu.
Energia odłamków proporcjonalna jest do ich ciężaru i do kwadratu ich szybkości w chwili uderzenia.
Potrzebna ilość energii zależy od własności tej części ciała, która została narażona na uderzenie, oraz od rodzaju okrycia walczących.
77
Rys. 52.
www.cbw.plCBW
Od
leg
łoś
ć w
m
P r o c e n t o w a i l o ś ć p r z e b i ć i t r a f i e ń d o t a r c z y
78www.cbw.plCBW
Najnowsze badania, przeprowadzone przez J. Panghera dla pocisków karabinowych o kalibrze od 6 do 11 mm wykazują, że odłamek o sile żywej 2 kgm na 1 cm2 przekroju poprzecznego powoduje tylko kontuzje (dla koni 10 kgm/cm2). Głębokość rany w częściach miękkich jest proporcjonalna sile żywej w odniesieniu do cm2 przekroju. Działanie niszczące na kości jest zależne od ogólnej ilości energii uderzenia, która wynosi co najmniej 5 kgm. przy złamaniu kości u człowieka i 16 kgm. przy jej rozbiciu, oraz 17 kgm. — przy złamaniu kości u konia i 35 kgm. przy rozbiciu.
Co do wielkości skutecznego zranienia, należy nadmienić, że dla niektórych organów ciała ludzkiego może być zabójczym nawet przebicie go odłamkiem o wadze 1 grama.
79www.cbw.plCBW
www.cbw.plCBW
R o z d z i a ł IV.
DZIAŁANIE TRUJĄCE.
Działanie trujące amunicji gazowej polega na wywołaniu w organiźmie żywym szkodliwych zaburzeń: przez zatrucie krwi, podrażnienia nerwu błędnego, regulującego funkcjonowanie organu oddechowego, podrażnienia błon śluzowych oczu i nosa, oparzenia skóry i t. p.
1. Działanie gazów bojowych.
Działanie gazów bojowych zależy od stężenia bojowego ci czasu oddychania t w atmosferze zatrutej.
Stężeniem bojowym c nazywa się stosunek ciężaru gazu bojowego do objętości powietrza w g/m3, lub stosunek objętości gazu do objętości powietrza w litrach/na litr lub m3/m3.
Stosunek stężenia wagowego c wag do stężenia objętościowego c ob wyraża równanie
c ob . Mc wag = ---------------22,4
gdzie M — ciężar cząsteczki gramowej,22,4 — objętość w litrach jednej cząsteczki gramowej
gazu przy 0°C i 760 mm. ciśnienia.Stężenie bojowe zmienia się od obezwładniającego do za
bójczego proporcjonalnie do ilości środka gazowego i odwrotnie proporcjonalnie do objętości rozpraszania gazu.
Działanie gazu bojowego na organizm żywy można określić równaniem
W = g K
gdzie g — ilość środka chemicznego, niezbędnego do zatrucia organizmu w gramach,
K — ciężar organizmu żywego w kg,W — stała dla danego gazu bojowego.
81
www.cbw.plCBW
Przy wdychaniu g = c . t . V (V — objętość powietrza wdychanego w ciągu 1 min.).
Jeżeli w powyższym równaniu podstawimy g, to otrzymamy
w = c . t . VK
Ponieważ V jest wielkością stałą S dla danego organizmu K
żywego, wobec tego otrzymamy dla niego t. zw. „liczbę trującą“W = c . t . S
która jest współczynnikiem skuteczności gazów bojowych.Haber podaje następujące wartości W dla różnych gazów
bojowych w odniesieniu do zwierząt:fosgendwufosgeniperytchloropikryna chloroaceton bromoaceton bromek ksylilu chlorkwas pruski
— 450— 500— 1500— 2000— 3000— 4000— 6000— 7500— 1000 — 4000
Stężenie zabójcze c = Wt . s
2. Wartości c wg. danych amerykańskich.
Czas wdychania gazu bojowego i
Nazwa gazu
bojowego5 min. 30 min. 2 godz.
g/m3 V1/V g/m3 V1/V g/m3 V1/V
Chlor 3,17 1 : 1000 0,32 1 : 10000Chloropikryna 2,74 1 : 2500 0,34 1 : 20000 0,15 1 : 50000Fosgen 0,88 1 : 5000 0,18 1 : 25000 0,04 1 : 100000Iperyt 0,55 1 : 13000 0,07 1 : 100000 0,02 1 : 300000Kwas pruski 0,6 1 : 2000 0,15 1 : 8000 0,12 1 : 10000
82www.cbw.plCBW
3. S tę ż e n ia o b e zw ła d n ia ją ce * ) .
N a z w a g a z u
b o j o w e g o
powodujące w ciągu 2 minut zapalenie o- skrzeli i uszkodzenie
płuc
powodujące niezdatność do w alk i przez
podrażnienie
g/m3 V1/V g/m3 V 1 / V
Du s z ą ce: Chlor 0,29 1 : 10.000 0,20 1 : 10.000Fosgen 0,08 1 : 50.000 0,04 1 : 100.000Palit 0,5 1 : 10.000 0,05 1 : 100.000Dwufosgen 0,162 1 : 50.000 0,04 1 : 200.000Chloropikryna 0,1 1 : 50.000 0,026 1 : 200.000Czterochlorek cyny 0,8 1 : 10.000 __ __Chlorek fenylokarbyloaminy 0,71 1 : 10,000 — —Bromocyjan 0,14 1 : 30.000 0,035 1 : 200.000Dwu chlorometyloeter 0,47 1 : 10.000 0,47 1 : 10.000
T r u j ą c e : 0,55 1 : 2.000K w as pruski Działanie natychm ia
stowe zabójczeWłasności kum ulują
cych nie posiadaSiarkowodór 0,39 1 : 10.000 1,39 1 : 1.000
Ż r ą c e :Iperyt 0,0065 1 : 1.000.000
w ciągu 60 min.Natychm iast nie obez władnia, działa z opóź
nieniemŁ z a w i ą c e :
Bromek benzylu 0,00349 1 : 2.000.000Bromek ksylilu 0,00378 1 : 2.000.000Etylojodooctan 0,17 1 : 50.000 0,00437 1 : 2.000.000Bromoaceton 0,56 1 : 10.000 0,0028Chloroacotofenon 0,0003Kam it 0,0003 1:30.000.000
D r a ż n i ą c e (stern ity): Dwufenylochloroarsyna 2,16 0,001Dwufenylocjanoarsyna 2,08 0,001Adam syt (dwufenyloamino-
chloroarsyna)Podrażnienie występuje po k ilk u min. 0,0052
Etylodwuchloroarsyna (dik) 0,35 1 : 20.000 0,014 1 : 500.000Lu izyt 0,05
*) V edder i Walton. Wojna Chemiczna 1930.
83www.cbw.plCBW
Wytworzenie w polu stężenia zabójczego i utrzymanie go przez dłuższy czas jest rzeczą bardzo trudną. Natomiast stężenia mniejsze są możliwe do osiągnięcia. Stanowią one podstawę do obliczeń działania gazów bojowych.
Najmniejsze stężenia skutecznie obezwładniające posiadają gazy bojowe drażniące i żrące:
Łzawiące:
Kamit — 0,0003 g/m3Chloroacetofenon — 0,0003Martonit — 0,0012 — 0,0014Eter etylojodooctowy — 0,0014Bromoaceton — 0,0015Bromek ksylilu — 0,0018Bromek benzylu — 0,0035Bromometyloetyloketon — 0,011Chloroaceton — 0,018Chloropikryna — 0,017
Sternity (wg. F. F lury):Dwufenylocjanoarsyna — 0,00025 g/m3Dwufenylochloroarsyna — 0,001 — 0,002Fenylodwuchloroarsyna — 0,010Metylodwuchloroarsyna — 0,045
Żrące:Iperyt — 0,020 — 0,035
Ażeby wytworzyć w danej przestrzeni atmosferę o pożądanym stężeniu gazu bojowego należy użyć określoną ilość gazu:
Ł = F h c
gdzie Ł — ładunek gazu w gramach,F — powierzchnia ostrzeliwana w m2, h — wysokość średnia rozpraszania się gazu, c — stężenie w gr/m3.
Czas trwania utworzonego obłoku zależy od stopnia lot
84www.cbw.plCBW
ności gazu bojowego, to znaczy od zdolności parowania, a także od warunków atmosferycznych.
Zdolność parowania Z jest proporcjonalna do temperatury powietrza t p i odwrotnie proporcjonalna do temperatury wrzenia danego środka bojowego, t w :
Stosunek tp-— decyduje o prężności gazu, wobec czego Ztw
jest proporcjonalne do prężności p, która mierzy się wysokością słupa rtęci.
Znając prężności gazu przy danej temperaturze, oblicza się zawartość substancji gazowej g w gramach na m3.
gdzie > — ciężar 1 m3 powietrza przy 0° i 760 mm ciśnienia = 22,4 L.
Po — ciśnienie atmosferyczne = 760 mm,M — ciężar cząsteczki gramowej, p — prężność pary substancji gazowej w mm.
Na przykład luizyt posiada prężność pO0 = 0,087 mmp20° = 0,395 mm
207.36 . 0,087 18,040Przy 0 oC g = ------------------ = --------- = 0,001 g/L = 1 g/m 3 22,4 . 760 17024
207.36 . 0,395Przy 20°C g =----------- — — = 4,54 g/m3. 22,4 . 760
85www.cbw.plCBW
4. Własności fizyczne gazów bojowych(kolejność wg. temperatur wrzenia).
Ciężarcząst.
M
t° C Gęstość
NazwaWzór
chemiczny topienia wrzenia c ie czy
pary (pow. = 1 )
Lotność w t 2 0 o C
Tlenek węgla CO 2 8 - 2 0 7 - 1 9 0 0 ,7 9 0 ,9 6 7 gaz
Siarkowodór SH2 3 4 ,0 9 — 8 3 — 6 1 ,7 0 ,8 6 1 ,1 9 ,,
Arsenowodór AsH3 7 7 ,9 8 - 1 1 3 , 5 _ 5 5 3 ,4 9 8 2 ,6 9 5 ,,
Chlor Cl2 7 0 ,9 2 — 1 0 2 — 3 3 ,6 1 ,4 6 9 2 ,4 6 ,,
Dwutleneksiarki SO2 6 4 ,0 7 — 7 3 — 8 1 ,3 5 2 ,2 3 ,,
Chloreknitrozylu NOCl 6 5 ,4 7 — 6 5 - - 5 ,6 1 ,4 1 7 2 ,3 1 ,,
Fosgen COCl2 9 8 ,9 2 — 1 1 8 + 8 ,2 1 ,4 3 2 3 ,4 ii
Chlorocyjan CICN 6 1 ,4 7 - 5 ,5 + 1 5 ,5 1 ,2 2 2 ,1 9 ,,
Dwutlenekazotu NO2 4 6 ,0 1 — 1 2 2 2 — 2 ,6 5 ii
Kwas pruski HCN 2 7 ,0 2 1 5 4 - 2 6 ,5 0 ,6 9 0 ,9 4 ,,
Czterokarbo- nylek niklu Ni (CO)4 1 0 7 ,6 8 — 2 5 + 43 1 ,3 2 5 ,9
( *) mjr. B. Sypniewską Technika walki chemicznej. J. Meyer, Der Gaskampf u. die Ohemischen Kampf-Stoffe. 1926. Techn. Encyklopedia T. II. Moskwa 1928. Die Ultragifte. Ch. F . Stoltzenberg. Heft 3. Mąc zyń- ski, Chemia i technologia gazów i dymów bojowych, 1933.
86
www.cbw.plCBW
Ciężarcząst.
M
to C Gęstość
NazwaWzór
chemiczny topienia wrzenia c ie czy
(H2O=1)pary(pow.= 1 )
Lotność w t 20° C
Trójtleneksiarki
Jodoaceton
Bromomety-loetyloketon
Akroleina
SO3
CH3COCH2J
CH3BrCOC2H3
CH2CHCHO
80,07
183,96
150,98
56,03
+ 14,8 + 46
+ 48 ( 1 1 mm)
+ 52(20mmHg)+ 52,4
1,98(+16°)
1,30
2,77
6,3
5,2
1,9
Czterochlorek krzemu SiCl4 169,9 — 89 4- 57 1,49 5,86
Brom Br2 159,84 — 7,3 + 59 3.18 5,52
Bromocjan BrCN 105,93 + 52 + 61,4 2,18 3,7 549,1 g/m 3
Chloreksulfurylu SO2CI2 134,99 — + 69 1,70 4,7
Chlorektionylu SOCl2 118,99 — + 78 1,675 4,1
Chlorowiny-lodwuchloro-arsyna(luizyt)
Eter dwu- chlorom etylu
CHClCHAsCI2
(CH2C1)2O
207,36
114,95
— 13 + 93 (190o 26 mm)
+ 105
2,17
1,37
7,1
4,0
4,54 „
188,6 „
Palit CICOjCHjClCICO2CH2CI 128,94 — + 109 1,456 4,4 46,3 „
Chloropikryna CCl3NO2 164,39 — 69,2 + 1 1 2 , 8 1,69 5,7 295,8 „
Chloroaceton CH3COCH2CL 92,5 — +119 1,16 3,2
Czterochlorek cyny SnCl4 260,54 — 33 +114 2,23 9,2
Dwufosgen ClCO2CCl3 197,84 — +128 1,65 6,9 70,9 „
87www.cbw.plCBW
Ciężarcząst.
M
to C Gęstość
NazwaWzór
chemiczny topienia w r z e n ia c i e c z y
(H2O=1)
pary (pow. = 1 )
Lotność w t 20o C
DwuchJoro-winylochlo-roarsyna(luizyt)
Trójchlorekarsenu
(CHClCH)2AsCl
AsCl3
233,37
181,34 — 18
+130 (26 mm) + 130,2
1,9
2 , 2 0
8 , 0
6,3 84,2 g/m 3
Metylodwu-chloroarsyna CH3AsCl2 160,90 — + 132 1,84 5,6 74,44 „
Chlorojiar- czan metylu CISO3 CH3 130,55 — + 132 1,51 4,5
Czterochlorek tytanu TiCl4 189,94 — 25 + 1 36,4 1,76 6,84
Bromoaceton CH3COCH2BR 136,96 — 54 + 137 1,63 4,7
Bromooctanmetylu C H2B rCO2CH2 152,96 — + 144 — 5,3
Olejekgorczyczny C3H5NCS 99,12 — + 1 61 1,03 3,4
Trójchlo-rowinylo-arsyna
Eter dwu- bromometylu
(CHCICH)3A s
(CH2Br)2 O
259,39
223,87
+ 3 +151 (26 mm)
+154 2,18
8,9
7,7 31,6 „
Chlorsiarczan etylu CISO2 C2H5 144,57 — +154 1,26 5,0
Etylodwu-chloroarsyna C 2H5AsCl2 174,92 +156 1 , 6 8 6 , 0 21,9 „
Kwas chlaro- sulfonowy CISO3H 116,54 — +156 1,78 4,0
www.cbw.plCBW
Ciężarcząst.
M
to C Gęstość
NazwaWzór
chemiczny topienia wrzenia cieczy
(H2O-1)
pary (pow. = 1)
Lotność w t 20° C
Jodooctanetylu JCH2CO2C2H5 213,98 — 43,2 +179 1,8 6,9
Chlorekbenzylu C 6H 5C H 2C l 126,52 — 27 +179 1,11 4,4
Siarczandwumetylu SO 2 (O CH 3)2 126,12 — +188 1,33 4,7
Bromekbenzylu C 6H 5C H 2B r 170,98 — 3,9 +201 1,44 6,0 3,5 g/m3
Trójfosgen
Fenylodwu-chlorokar-byloamina
C O (O C C I3) 2
C 6H 5N C C l2
297
173,97
+ 78 +206 (26 mm)
+208 1,29
10,3
6,0 2,1 „
Bromekksylilu CH3C6H4CH2Br 184,99 — 2,1 +215 1,38 6,4 2,5 „
Iperyt (C IC 2H 4) 2S 159,05 + 13,9 +217 1,27 5,5 0,565 „
Jodekbenzylu C 6H 5C H 2J 217,98 + 24 +226 1,77 7,5 1,2 „
Kam it C 6H 5C H C N B r 195,98 + 29 +231,7 1,54 6,8
Chloroace-tofenon C6H5COCH2Cl 154,52 + 59 +245 — —
Fenylodwu-chloroarsyna C 6H 5A sC l2 222,92 — +252 1,64 7,7
Dwufenylo-chloroarsyna (C 6H 5) 2A s C I 264,5 + 38 +333 1,42 9,1 0,00025 „
Dwufenylo-cyjanoarsyna (C 6H 5)2A sC N 255,05 + 31,5 +346 1,45 8,8 0,00012 „
Adam syt (C6H4)2NHAsCI 277,49 +195 +410(obliczona)
— —
89www.cbw.plCBW
5. Prężność pary nasyconej.
t°c P mm t°C P mm toC P mm toC P mm
Dwufosgen 18 0,0546 Dwufenylachloro- 25 10,831 0 5,0 19 0,0596 arsyna3 35 19,33
2 0 10,3 2 0 0,0650 0 0 , 0 0 0 1 Fenylodwuchlo-30 16,3 2 1 0,0709 25 0,0003 roarsyna5
2 2 0,0773 45 0,0039 0 0,004Palit 23 0,0842 55 0,0065 15 0,014
1 0 3,6 24 0,0916 75 0,0282 25 0,0352 0 5,6 25 0,0996 Karbonylek niklu 30 0,049
35 0,076Chloropikryna1 30 0,1500 — 0 94,3 45 0,159
— 2 0 1,5 35 0 , 2 2 2 0 0 144,,52 0 329,5 Chlorocyjan
— 19 1,7 Bromocjan230 461,9 —30 68,3
— 18 1,9 —17,3 5,9 (stały)0 5,71 —15,5 6,3 Luizyt
— 2 0 148,211 0 10,37 0 2 1 , 2 0 0,087 — 1 0 270,5115 13,82 15 63,3 2 0 0,395 — 5 350,20
2 0 25 119,5 0 440,1118,31 Chloroacetofenon2 0 1001,8725 23,81 35 223,5
0 0,00283035
31,1040,14
Czterochlorek cyny_1 0 2 ,7 8
1525
0,00780,188
Trójchlorekarsenu8
37 0,558 0 2,440 5,53 25 11,65Iperyt 1 0 10,33 Metyodwuchloro- 35 19,53
—17,8 0,0045 2 0 18,58 arsyna4
0 0 , 0 1 0 0 30 31,39 —17 0,53 Fosgen1 0 0,0256 Etylojodooctan —16,8 0,56 —25,56 176,514 0,037915 ■0,0417 1 0 0,28 —15 0,67 —15,34 282,516 0,0457 2 0 0,54 0 2,17 + 0,03 553,217 0,0499 30 0.87 15 5,94 1 2 , 6 889,2
90
www.cbw.plCBW
1) 2045,11) wg. wzoru l g v . p = 8,2424 -
2) wg. wzoru l g v . p = 8,6944 —
3) wg. wzoru l g v . p = 7,5183 —
4) wg. wzoru l g v . p = 10,3283 —
5) wg. wzoru l g v . p = 9,15 —
6) wg. wzoru l g v . p = 7,893 —
273 + t 2281,7
273 + t 2071
241,2 + t 2457,5
273 + t 3164
273 + t 3288
273 + t
W zależności od stopnia lotności gazy bojowe dzielą się na 3 grupy:
1) lotne, które posiadają t wrzenia do 60° i tworzą w terenie obłok krótkotrwały (czas trwania obłoku od kilku minut do 3 godzin w zależności od tp , wiatru, wilgotności powietrza, od terenu i od ilości substancji gazowej);
2) średnotrwale o tw = 60° — 150°, tworzące obłok, którego czas trwania dochodzi do 3 — 12 godzin, w zależności od czynników wyżej wymienionych;
3) trwale o tw > 150°, tworzące w terenie „plamę chemiczną“ , której maksymalny czas trwania wynosi od kilku godzin do kilku tygodni.
6. Działanie bomb gazowych.
Każda bomba gazowa posiada działanie wybuchowe i trujące.
Działanie wybuchowe powoduje ładunek materiału kruszącego pobudzacza. Jest on przeznaczony do rozerwania skorupy i rozproszenia substancji o dużej temperaturze wrzenia za pomocą ciśnienia gazów wybuchowych; przy gazach lotnych służy do rozwarcia skorupy.
W chwili zetknięcia się skorupy bomby z przeszkodą każda cząsteczka ładunku wewnętrznego posiada szybkość, równą szybkości końcowej bomby, czyli posiada pewne przyśpieszenie dodatnie. Ponieważ wszystkie bomby gazowe z re
91
www.cbw.plCBW
guły mają zapalniki natychmiastowe, wybuch pobudzacza następuje w chwili uderzenia zapalnika o przeszkodę. Wybuch nadaje cząsteczkom gazu bojowego pewne przyśpieszenie ujemne, którego wielkość jest znacznie większa od przyśpieszenia dodatniego. Jednak wobec tego, że siła żywa tych drobnych cząsteczek jest bardzo mała, odrzut gazów od punktów wybuchu zwykle nie przekracza 5 metrów przy pobudzaczach ok. 200 g.
Dla przeciwdziałania żywej sile bomby, powodującej szkodliwe zagłębienie się jej w terenie i stratę substancji gazowej, stosuje się odpowiedniej wielkości ładunki pobudzacza, które wynoszą dla bomb mniejszych ok. 150 — 200 g, dla bomb większych ok. 1 kg.
Minimalna ilość pocisków, potrzebnych do zagazowania określonej przestrzeni, bez uwzględnienia wpływu rozrzutu oblicza się według wzoru:
N = F h cŁ
gdzie N — ilość pocisków gazowych,F — powierzchnia ostrzeliwana w nr, h — wysokość obłoku gazowego = 5 m, c — żądane stężenie w g/m3,
Ł — ładunek substancji gazowej w gramach.
Przykład 8.
Do zagazowania odcinka frontu o powierzchni 100X1000 m fosgenem przy c = 3 g/m3 ilość granatów 75 mm. wynosi
N = 100x 1000x 5 • 3 = 2150 700
W zależności od warunków strzelania i warunków atmosferycznych ilości, określone za pomocą wzoru, należy zwiększyć.
Ilość pocisków, potrzebnych do pokrycia określonej powierzchni „plamami chemicznymi“ określa się równaniem:
N = - k f
92
www.cbw.plCBW
gdzie F — powierzchnia terenu zakażanego w m2,f — powierzchnia pojedynczej plamy w m2, k — współczynnik krycia terenu = 0,2 — 0,6.
Przykład 9.Dla wyżej wymienionej powierzchni ilość granatów 75 mm
wynosiN= 100 . 1000 . 0,2= 1000
20
Działanie bomby lotniczej 50 kg.Bomby zawierają 15 — 25 kg. gazu bojowego. Przy więk
szych pociskach obłok gazowy można uważać równym kuli o promieniu
Plamę chemiczną również można przedstawić jako powierzchnię koła o promieniu
93
ponieważŁ = k1 r2.
Współczynnik k1 = 0,017 oznacza przeciętną ilość płynu, niezbędną do pokrycia 1 m2.
Promień plamy dla 50 kg bomby
ponieważ Ł = 4/3 r3c .
Wobec tego promień obłoku gazowego bomby 50 kg
www.cbw.plCBW
Bomby większych kalibrów celowe są tylko przy użyciu gazów lotnych, ponieważ przy gazach ciężkich nieuniknione jest nierównomierne pokrycie terenu, znaczne rozproszenie gazu w powietrzu ze względu na duży ładunek kruszący, zwiększenie zaś powierzchni zagazowanej nie postępuje w stosunku do pierwiastka kwadratowego z ładunku, lecz w stopniu mniejszym.
Należy nadmienić, że kształt kulisty obłoków gazowych wskutek wiatru natychmiast zamienia się na kształt elipsoidalny, przy czym wymiary szerokości i wysokości obłoku w pierwszej chwili zmieniają się nieznacznie.
94www.cbw.plCBW
R o z d z i a ł V.
DZIAŁANIE ZAPALAJĄCE.
1. Klasyfikacja środków zapalających.
Działanie zapalające amunicji polega na wydzielaniu dużej ilości ciepła i utworzeniu wysokiej temperatury w miejscu spalania się ładunku wewnętrznego bomby lotniczej, która powoduje zapalenie się przedmiotu, dotkniętego płomieniem, lub jego stopienie (rys. 55).
Ładunek zapalający składa się z ciał, które da się podzielić na trzy zasadnicze grupy:
1) ciała samozapalne w zetknięciu z powietrzem,2) ciała palne, wymagające do zapoczątkowania palenia
specjalnego zapału, oraz3) mieszaniny, składające się z ciał palnych i ciał utle
niających, również wymagające zapału.Do pierwszej grupy należy fosforek wapnia Ca3 P2, fosfor
w roztworze CS3, następnie czysty fosfor biały. Najbardziej czynny jest fosfor w roztworze CS2.
Do drugiej grupy należą wszelkie produkty destylacji smoły, nie mające większego znaczenia praktycznego, oraz magnez, elektron i t. p.
Do trzeciej grupy należą mieszaniny, w skład których wchodzą, jako ciała palne: sproszkowany glin, magnez, tlenki żelaza, siarczki arsenu i antymonu, siarka, węgiel, oraz ciała organiczne: szellak, pak, smoła, guma, parafina i t. p., jak również i nitrozwiązki, np. trotyl. Do utlenienia ciał palnych używa się: azotan barowy, saletra potasowa, nadtlenki ołowiu,, baru, sodu, potasu, oraz chlorany i nadchlorany.
Do zapalania tych mieszanin używa się łącznika ogniowego zapalnika, którego płomień w razie potrzeby wzmacnia się za pomocą specjalnego zapału.
95
www.cbw.plCBW
2. Własności środków zapalających.
Fosfor topi się przy 44°, temperatura wrzenia 287°C. Na powietrzu świeci się i dymi, tworząc bezwodnik kwasu fosforowego. Przy słabym ogrzaniu zapala się i wydaje oślepiający płomień.
Fosfor biały, posiada zdolność zapalania się samoczynnego w zetknięciu z powietrzem. W wodzie jest prawie nierozpuszczalny (0,3 mg na litr), rozpuszcza się w alkoholu i eterze w stosunku 1 :100, w olejach tłuszczowych 1 : 80, w parafinie 1 : 70, jeszcze lepiej w benzolu i terpentynie, najłatwiej zaś w dwusiarczku węgla, który rozpuszcza 20-krotną w stosunku do swego ciężaru ilość fosforu. Fosfor rozpuszczony w CS2 znajduje się w postaci drobnych cząsteczek i łatwo zapala się w zetknięciu z powietrzem. W tej postaci używa się fosforu do ładowania pocisków i bomb zapalających, w przeciwieństwie do pocisków dymnych, zawierających czysty fosfor.
Celem zwiększenia czasu spalania i efektu dymnego stosuje się dodatek ropy naftowej lub nafty.
Używa się również fosforu z dodatkowym ładunkiem ropy naftowej i metalicznego sodu, celem wywołania zapalenia mieszaniny przy zetknięciu się z wodą. Naftowe mieszaniny fosforu są dosyć trudno zapalne. Jeżeli jednak zmieniać stosunek nafty do fosforu, to można otrzymać mieszaniny, które zapalają się albo natychmiast po zetknięciu się z powietrzem, albo po upływie 0,5 — 2 min.
Pomimo zdolności fosforu do spontanicznego zapalania się w powietrzu, praktyka wykazuje, że może on mieć zastosowanie najwyżej do zapalania łatwopalnych materiałów, jak wodór w balonach, zbiorniki z benzyną, sucha trawa i t. p. Natomiast nie przedstawia żadnej wartości przy zapalaniu: drzewa i innych materiałów podobnych, wskutek niskiej temperatury spalania, oraz ze względu na to, że tworzący się przy spalaniu bezwodnik kwasu fosforowego jest substancją ogniotrwałą i wobec tego utrudnia spalanie przedmiotu zaatakowanego.
Z powyższego wynika, że fosfor nadaje się jedynie do celów łatwopalnych: sterówce, balony, sucha trawa, las, oraz do zwalczania celów żywych.
Termit jest mieszaniną glinu lub magnezu z tlenkami lub solami metali o rozmaitym składzie. Zapalenie termitu wymaga specjalnych środków o wysokiej temperaturze spalania. W tym celu używa się substancje utleniające, przede wszyst-
96www.cbw.plCBW
Rys. 55. Pożar zbiorników olejów mineralnych, spowodowany bombą zapalającą.
97www.cbw.plCBW
kim: nadtlenki lub azotany potasu i baru. Przy spalaniu ter- mity albo wcale nie dają gazów lub dają nieznaczną ilość; spalają się z małą stratą ciepła, są bezpieczne w użyciu i dają możność regulować czas spalania przez odpowiednie ziarnko- wanie i prasowanie mieszaniny.
Zapalony termit topi się z dużym wydzieleniem ciepła, przy czym roztopione żelazo jako cięższe od glinu znajduje się na dole, tlenek glinu zaś pływa na wierzchu. Temperatura spalania sięga 2000 — 3000°C. Szybkość spalania jest duża, gdyż 1 kg termitu może się spalać w ciągu kilku sekund.
Energia cieplna wskutek znacznej szybkości reakcji szybko rozprasza się. Wobec tego, zwykle dodaje się do termitu osobne ładunki łatwopalnych materiałów. Najbardziej przydatnym w tym wypadku materiałem są ciężkie węglowodory, zgęszczone za pomocą mydła.
Ładunki termitowe w połączeniu ze stałymi olejami, dają płomień do 4,5 m wysokości.
Do ładowania pocisków i bomb lotniczych używano ter- mity o składzie następującym:
Anglia: 1) 50 cz. sproszkowanego żelaza,24 cz. glinu,26 cz. azotanu barowego,
2) 76 cz. tlenku żelaza,22 cz. glinu,
2 cz. krzemionki.Do zapalania powyższych termitów używano mieszaniny
50 cz. magnezu i 50 cz. nadchloranu potasowego.Rosja: 85°/o tlenków żelaza (Fe0 i Fe304),
15% glinu.Wewnątrz powyższego termitu umieszczano mieszaninę
zapałową o składzie:21% Fe304,14% glinu,44% azotanu barowego,
6% azotanu potasowego,12% magnezu lub żelaza,4% substancyj łączących.
Celem zwiększenia działania bomby, a jednocześnie celem zmniejszenia jej martwego ciężaru, co jest szczególnie ważne dla lotnictwa, stosowano w bombach zapalających skorupy z magnezu lub elektronu.
98www.cbw.plCBW
Elektron. Elektronem nazywa się stop magnezu z glinem, zawierający 88 — 99,5% magnezu, 0,5 — 12,% Al i drobne ilości Mn, Si, Cu i Zn. Jego ciężar właściwy ok. 1,8. Temperatura topienia się wynosi ok. 650°C. Temperatura spalania — ok. 3000°C. Wytrzymałość na rozerwanie Rr — 25 — 42 kg/mm2, przydłużenie zaś 18 — 2%.
Skorupa elektronowa wymaga do swego zapalenia określonego ładunku termitowego, zapalonego z kolei za pomocą specjalnego zapału. Niedostateczna ilość termitu może spowodować zgaśnięcie bomby.
Zaletą elektronu, poza małym ciężarem właściwym i wysoką temperaturą spalania, jest zdolność łączenia się z tlenem powietrza, przeto nie wymaga on utleniacza, wobec czego jest wydajniejszy w porównaniu z innymi środkami zapalającymi. Wymieniona zaleta staje się wadą elektronu w razie zagłębienia się w środowisku, utrudniającym dopływ tlenu, gdyż z braku tlenu palenie się elektronu zanika.
3. Działanie bomb zapalających.
Bomba zapalająca w chwili funkcjonowania tworzy jedno lub kilka ognisk. Intensywność spalania bomby a także temperatura powstającego ogniska zależą od rodzaju ładunku wewnętrznego.
Wszelkie płynne węglowodory o niskim punkcie wrzenia, oraz oleje stałe na ogół tworzą ogniska o małej intensywności i o niskiej stosunkowo temperaturze. W przeciwieństwie do nich termity i elektron posiadają dużą intensywność spalania i bardzo wysoką temperaturę.
Materiały, spalające się przy niskiej temperaturze, nie- przekraczającej kilkuset stopni, mogą powodować zapalenie tylko przedmiotów łatwopalnych. Promień ich działania zależy od wielkości płomienia i warunków atmosferycznych, w szczególności wiatru. Działanie niszczące tych środków zapalających w głąb materiału jest nieznaczne, ponieważ przez cały czas spajania się powierzchnia zaatakowania przedmiotu pokryta jest warstwą płynu, którego temperatura nie sięga poza punkt wrzenia danego środka.
Natomiast termit i elektron, wydzielając w jednostce czasu duże ilości ciepła, stwarzają ognisko o wysokiej temperaturze, sięgającej 2000 — 3000"C, dzięki czemu umożliwiają zapalenie nawet trudnopalnyeh przedmiotów.
99www.cbw.plCBW
Tworzące się przy spalaniu termitu i elektronu ognisko nie posiada dużego płomienia, wobec czego jego działanie niszczące ogranicza się powierzchnią, pokrytą roztopionym metalem. Działanie zapalające przez promieniowanie nie jest duże i nie przekracza kilkudziesięciu cm przy ładunkach jednokilogramowych.
Jeżeli chodzi o działanie termitu i elektronu na drzewo, to należy stwierdzić, że ulega ono zwęgleniu na całej powierzchni, pokrytej roztopionym metalem. Spalanie się drzewa w głąb w tych warunkach jest uniemożliwione przez izolującą warstwę stopionego metalu, a także przez tworzącą się warstwę popiołu. Zapalenie dotkniętego przedmiotu rozpoczyna się z brzegów ogniska. Jednak w tych miejscach temperatura metalu szybko się zmniejsza. Równocześnie z tym zmniejsza się możliwość zapalenia. O ile dany przedmiot jest uodporniony na działanie ognia lub jest on w ogóle trudnopalny, to przy spokojnym stanie powietrza może nastąpić nawet zgaśnięcie tlejących części przedmiotu zapalonego.
Działając na cegłę, beton lub żelazobeton, termit i elektron powodują kruszenie tych materiałów na głębokość kilku centymetrów. Wobec tego skutki działania bomb termitowych i elektronowych nie są groźne i w żadnym wypadku nie mogą powodować takiego osłabienia ścian, które mogłoby wywołać ich obruszenie.
Celem powiększenia działania promienia bomb zapalających stosuje się sposoby następujące:
a) umieszczenie wewnątrz bomby ładunku wybuchowego, mającego na celu rozerwanie bomby i rozrzucenie palącego się materiału,
b) zaopatrzenie bomb termitowych i elektronowych w dodatkowy ładunek stałego oleju, który w chwili działania bomby stapia się i rozlewa na znacznej powierzchni.
Pierwszy sposób może być stosowany z powodzeniem przy płynnych materiałach zapalających. Przy materiałach stałych, szczególnie zaś przy termitach, otrzymuje się zbytnie rozproszenie ładunku, przy czym znaczna ilość rozrzuconych kawałków leci niezapalona, palące się zaś kawałki pod wpływem powietrza oziębiają się i nieraz gasną, zanim spadną na przedmiot atakowany.
Drugi sposób może być stosowany tylko przy bombach termitowych, o stosunkowo dużej wadze (10— 15 kg), przeznaczonych do przebijania stropów lub pokładów statków. W tym wypadku ciężka skorupa stalowa pochłania dużo ciepła, wobec
100www.cbw.plCBW
czego obniża się wartość kalorymetryczna ładunku termitowe- go, działanie zaś oleju nie rekompensuje tej straty.
Skuteczne bombardowanie osiąga się przez rzucenie na cel dużej ilości bomb małych, zdolnych do tworzenia całego szeregu ognisk, niebezpiecznych dla przedmiotów łatwopalnych.
4. środki obrony czynnej.
Gaszenie materiałów, używanych do ładowania bomb zapalających, za pomocą zwykłych środków przeciwpożarowych, do których należy zaliczyć wodę, pianę saponinową, czterochlorek węgla, dwutlenek węgla, oraz rozmaite materiały sproszkowane, nie daje wyników zadawalających, w niektórych zaś wypadkach osiąga skutek wręcz przeciwny, powodując wzmożenie ognia.
Uniwersalnym środkiem do gaszenia bomb zapalających bez względu na rodzaj ładunku wewnętrznego jest suchy piasek, działający jako warstwa izolująca. Ognisko utworzone przez ciało, spalające się przy udziale tlenu z powietrza (elektron, sód, potas, fosfor), gaśnie w razie pokrycia go warstwą piasku. Podobne działanie posiadają również inne materiały sypkie, niezawierające wody: cement, ziemia, opiłki żeliwne, minerały, a nawet plewy jęczmienne, oraz materiały niepalne, posiadające dużą powierzchnię, jak wiórki stalowe ze względu na przewodnictwo, które powoduje znaczny odpływ ciepła. Gaszenie piaskiem termitu powoduje jedynie umiejscowienie pożaru, gdyż termit nie wymaga do swego spalania się tlenu powietrznego. Pod warstwą piasku może nadal odbywać się reakcja spalania termitu, powodująca zniszczenie materiału palnego w głąb.
Woda zasadniczo nie powinna być używana do gaszenia bomb zapalających. W zetknięciu się strumienia wodnego z term item tworzy się gaz piorunujący, powodujący wzmożenie reakcji. Po spaleniu się termitu zlewanie roztopionego metalu wodą może spowodować osłabienie reakcji na powierzchni, dostępnej dla wody, jednak pod szlaką termit nadal zachowuje działanie zapalające.
W zetknięciu z topiącym się elektronem woda, podobnie jak przy termicie, ulega dysocjacji na tlen i wodór, wskutek czego podsyca się palenie i tworzy się gaz piorunujący, niebezpieczny przy gaszeniu pożaru.
101www.cbw.plCBW
Przy zetknięciu się wody z metalicznym sodem lub potasem powstaje bardzo niebezpieczna, wybuchowa reakcja, która powoduje rozrzut palącego się materiału, oraz powiększenie wymiarów ogniska pierwotnego. Odrzucone cząsteczki mogą spowodować na znacznej odległości niebezpieczne oparzenia.
Przez zlewanie wodą fosforu można spowodować zwiększenie jego działania zapalającego. Przy swoim paleniu się ciekły fosfor, znajdujący się pod wodą, rozpryskuje się i powoduje utworzenie całego szeregu ognisk mniejszych.
Piana wodna, tworząca się przez dodawanie do wody substancyj chemicznych, posiada działanie podobne do czystej wody, powodując w niektórych wypadkach gaszenia termitu i fosforu częściowe tłumienie ognia.
Czterochlorek węgla („tetra“ ) przy gaszeniu termitu w zetknięciu się z roztopionym żelazem powoduje tworzenie się fos- genu, w postaci gęstego dymu o niebiesko-czarnym zabarwieniu.
W zetknięciu się z metalicznym sodem lub potasem czterochlorek węgla posiada równie niebezpieczne działanie jak woda.
Z palącym się fosforem czterochlorek węgla wchodzi w reakcję, powodując utworzenie się gęstego, czarnego dymu, bez żadnego wpływu na dalsze spalanie się fosforu.
Dwutlenek węgla mimo swego niezmiernie intensywnego działania oziębiającego nie posiada wpływu na przebieg spalania się termitu i elektronu.
Substancje sproszkowane, używane w „suchych“ aparatach do gaszenia pożaru również nie posiadają skutecznego działania, o ile chodzi o gaszenie bomb termitowych, elektronowych lub ładowanych sodem, względnie potasem metalicznym.
Plewy jęczmienne, jako środek przeciwpożarowy, są wymienione po raz pierwszy w literaturze fachowej przez Rumpfa w jego książce: „Brandbomben“ . Powyższy środek jest zalecany do gaszenia metalicznego sodu, potasu i fosforu przez zasypanie ogniska grubą warstwą plew. Zwęglone plewy tworzą szczelną skorupę, uniemożliwiając dalsze palenie się ciał wyżej wymienionych. Po zasypaniu ogniska plewami do dalszego gaszenia można używać suchego piasku. Plewy jęczmienne nie palą się również w mieszaninie z ciekłym fosforem, lecz ulegają zwęgleniu z silnym wydzieleniem duszącego dymu.
Usuwanie ognisk, które się tworzą przy spalaniu się bomb termitowych i elektronowych, możliwe jest za pomocą podbie
102www.cbw.plCBW
rania palącej się masy na łopatę żelazną o 3 — 4 mm grubości brzeszczota i wrzucanie do skrzyni z suchym piaskiem. Pracujący przy tym powinni mieć na sobie ubranie skórzane lub z innego materiału, odpornego na ogień.
Należy nadmienić, że promieniowanie palących się bomb, nie wyłączając termitowych i elektronowych, z racji ograniczonej ilości masy zapalającej, nie jest zbyt duże i, w każdym razie, umożliwia gaszenie ogniska z odległości 3 — 4 kroków.
W końcu należy stwierdzić, że woda pozostaje nadal najważniejszym środkiem gaszenia pożaru, spowodowanego przez działanie bomb zapalających. Biorąc pod uwagę, że całkowite spalanie bomby nie przekracza zwykle kilku min. czasu,, można przypuszczać, że straż ogniowa nigdy nie będzie miała do czynienia z gaszeniem samych bomb zapalających, lecz tylko z pożarem, przez nie wywołanym. Gaszenie bomb zapalających w pierwszej chwili będzie należało do ogółu i dlatego rozpowszechnienie w społeczeństwie wiadomości o działaniu bomb zapalających i sposobach ich unieszkodliwienia pozostanie zawsze najważniejszym zadaniem organizacji O. P. L.
5. Środki obrony biernej.
Obrona bierna polega na zabezpieczeniu budynków, narażonych na bombardowanie przed przebijającym działaniem bomb zapalających za pomocą dachów i stropów odpowiedniej konstrukcji, oraz na stworzenie warunków niekorzystnych dla działania bomb wyżej wymienionych.
Używane dotychczas w armiach europejskich bomby zapalające nie posiadają dużego działania przebijającego. Na przykład 1 kg bomba niem. „Elektron“ według obliczeń powinna przebić strop drewniany grubości ok. 20 cm. Dotychczasowe konstrukcje bomb zapalających w ogóle nie przewidują bombardowania celów dobrze osłoniętych. Uważano nawet za szkodliwe duże zagłębienie się bomby w przeszkodzie. W tym celu bomba 1 kg niem. „Elektron“ nie posiada ostro- łuku przedniego i ma dodatkowy pierścień dla zwiększenia oporu brzechwy.
Dotychczas przyjmuje się, że dachy o dużym kącie pochylenia, pokryte blachą 10 mm grubości lub płytami z żelazo- betonu 70 mm grubości dostatecznie zabezpieczają budynki przed działaniem bomb zapalających.
W przyszłości należy się spodziewać stosowania zarówno bomb lekkich (do celów lekko osłoniętych), jak i bomb cięż
103www.cbw.plCBW
kich o wadze ok. 10 kg zdolnych do przebijania dachów i stropów mocnej konstrukcji. Bomba 10 kg przy maksymalnej szybkości spadania może przebić warstwę: drzewa 75 cm grubości, betonu 15 cm grub., cegły 30 cm grub.
Proponowane przez niektórych autorów zasypywanie stropów piaskiem może być skuteczne przy grubości warstwy 30 — 35 cm jedynie dla bomb lekkich do 1 kg, względnie cięższych, lecz o skorupach słabej konstrukcji (bomby benzynowe).
Przy bombach 10 kg o skorupie, wytrzymałej na uderzenie, obrona bierna w postaci odpowiedniej konstrukcji dachów i stropów wydaje się problematyczną. W tym wypadku obrona bierna sprowadzałaby się jedynie do uodpornienia na ogień przedmiotów palnych, znajdujących się w budynkach, za po- mocą środków ogniotrwałych, do których należy w pierwszym rzędzie zaliczyć: szkło wodne, siarczany potasu, sodu, miedzi, cynku, oraz chlorki wapnia, magnezu, cynku, amonu, boraks, kwas borny, węglan amonu, fosforan amonu i t. p. (patrz Enzyklopädie der technischen Chemie von Ullmann, T. 5, str. 389).
Niektórych z nich używa się do malowania, innych zaś do impregnowania przedmiotów, wrażliwych na ogień.
Wreszcie, budynki drewniane oraz drewniane przepierzenia w mieszkaniach zabezpiecza się od ognia za pomocą zwykłej wyprawy murarskiej.
104www.cbw.plCBW
R o z d z i a ł VI.
DZIAŁANIE DYMNE.
Działanie dymne polega na utworzeniu w powietrzu obłoku przesłaniającego, który składa się bądź z drobnych cząsteczek rozpylonego płynu, bądź z drobnych zawiesinek ciał stałych (rys. 56).
Rys. 56. Wybuch bomby fosforowej.
Zarówno płynne, jak i stałe cząsteczki dymów, mogą pochodzić bądź z płynnych, bądź ze stałych substancyj.
Płynne materiały dymne to są przeważnie kwasy lub bezwodniki kwasów, które po rozproszeniu łączą się z parą wodną, znajdującą się w powietrzu i tworzą kropelki kwasów,
105www.cbw.plCBW
z których składa się obłok przesłaniający białego koloru. Do tej grupy należą następujące materiały: SO3, oleum (rozczyn 20 — 30% S03 w H2SO4 stęż.), SnCI4 i CISO2OH.
Działanie kwasu chlorosulfonowego polega na reakcji z wodą w powietrzu, przy czym rozkłada się on na kwas siarkowy i solny:
ClSO2OH + H2O) = H 2SO4 + HCI.
Drobne kropelki rozczynów tych kwasów powodują utworzenie się obłoku.
Czterochlorek cyny SnCl 4 dymi na powietrzu wskutek rozłożenia go przez wodę na wodorotlenek cyny i kwas solny:
SnCI4 + 4H2O = Sn(OH)4 + 4HCl .
Do stałych substancyj dymnych należy fosfor biały P, który posiada własność zapalania się w powietrzu już w temperaturze 40°, przy czym łączy się z tlenem powietrza na pięciotlenek fosforu P2O5, który jest bezwodnikiem kwasu fosforowego.
4P + 5O2 = 2P20 5
2P20 5 + 6H2O = 4H3PO4.
Trwałość obłoku dymnego można przyrównać do trwałości obłoku gazów średniolotnych.
Działanie dymne również posiadają gazy bojowe, w szczególności sternity, których obłok składa się z zawiesinek rozpylonego w powietrzu ciała stałego.
106www.cbw.plCBW
DZIAŁANIE ŚWIETLNE.
Działanie świetlne amunicji polega na spalaniu się ładunku, który dzięki rozżarzeniu się staje się źródłem światła.
W tym celu ładunek składa się ze sproszkowanych metali i ciał utleniających. Temperatura spalania sięga ponad 1000°, dzięki czemu cząsteczki metali zostają rozżarzone do białości.
Skład chemiczny ładunku bomby oświetlającej: azotan barowy, glin sproszkowany i olej rycynowy. Mieszanina zapala się za pomocą pastylki z prochu czarnego.
Używano podczas wielkiej wojny i inne mieszaniny, np.: 36% BaNO3 30% Mg 4% szellaku
lub 20% NH4NO38% trotylu
72% Al.
R o z d z i a ł VII.
W rakietach świetlnych używano następujących mieszanin:
S k ł a d n i k iK o l o r
w kgbiały czerwony zielony
Azotan barowy 3,00Aluminium sproszkowane 0,8
„ w ziarnkach 0,1Chloran potasu 0,6
, strontu 0,2Kwas mlekowy 0,05Chloran barowy 1,00Olej rycynowy 0,06Szellak 0,064Żywica akaroidowa 0,4Sadza 0,035
107www.cbw.plCBW
Chcąc określić zdolność świetlną rakiety lub bomby oświetlającej, mierzy się w jednostkach energii jej ilość, wysyłaną przez źródło światła w kierunku promieni kuli i obliczoną na jednostkę czasu. Jest to tak zwana dzielność (kulista) źródła.
Od dzielności źródła zależy natężenie światła. Natężeniem nazywamy ilość energii świetlnej, przepływającej przez jednostkę pola w jednostce czasu w danym punkcie. Natężenie światła zależy od siły źródła, od jego dzielności oraz od odległości od źródła. Promieniowanie, wydane przez źródło, rozchodzi się po liniach prostych w kierunku promieni kuli. Wobec tego jego natężenie musi zmniejszać się w miarę zwiększania się odległości od źródła światła. Jeżeli przez I oznaczymy całkowitą ilość energii świetlnej, wysyłanej w ciągu 1 sekundy przez źródło, promieniujące na wszystkie strony, to przez powierzchnię kuli zakreślonej dookoła źródła promieniem r, przechodzi w każdej sekundzie jednakowa ilość energii
Ii4 r 2
Jest to właśnie natężenie światła i w odległości r od źródła.Z powyższego równania widzimy, że natężenie maleje ze
wzrostem kwadratu odległości od źródła (rys. 57).
Obliczenie siły światła bomb oświetlających.
Ilość światła niezbędna do oświetlenia terenu powinna wynosić 1 świecę na m2.
Bomba lotnicza zawiera ładunek świetlny o sile najmniej400.000 SM.
108www.cbw.plCBW
Obliczmy wysokość działania bomby o sile światła400.000 SM., biorąc za podstawę minimum siły oświetlenia 1 SM/m2.
Skuteczny promień światła powinien być równy wysokości bombardowania.
109
Wobec tego r =
Powierzchnia oświetlona wyniesie 6332 = 1,25 km2 (rys. 58).
www.cbw.plCBW
www.cbw.plCBW
R o z d z i a ł VIII.
DZIAŁANIE DŹWIĘKOWE.
Bomba, poruszająca się w powietrzu, zgniata warstwy, znajdujące się na jej torze, skutkiem czego tworzy się fala zgniotu, t. zw. fala balistyczna i przestrzeń wypełniona wirami, znajdująca się za bombą. Badania Charbouniera, Jacoba,
Cranza i in. ustaliły istnienie nawet kilku fal balistycznych, występujących jednocześnie w czasie lotu bomby, w zależności od jej konstrukcji (patrz rys. 59, b — fala balistyczna). Ruch bomby powoduje zmianę ciśnienia, skutkiem czego każdy punkt przestrzeni, znajdujący się na torze bomby, zgodnie z teorią Huyghensa staje się źródłem i środkiem fali kulistej. Fala kulista rozprzestrzenia się w danym środowisku z szybkością, zależną od rodzaju tego środowiska, jego ciężaru właściwego i temperatury. Jeżeli ta
szybkość jest mniejszą od szybkości względnej środowiska w stosunku do źródła fali (rys. 60 — źródła S1 S2 S3, S4 S5, S6
111www.cbw.plCBW
i t. d.), powstaje fala wypadkowa, styczna do fal kulistych, biorących początek od poszczególnych źródeł, która właśnie jest falą balistyczną.
Z rys. 60 wynika, że kąt a który tworzy fala balistyczna PD z torem bomby, można określić ze wzoru
asin a = — v
gdzie a — szybkość dźwięku w danym środowisku (S2D na rys. 60),
v — szybkość względna bomby w stosunku do środowiska (S2P na rys. 60).
Dzięki odpychaniu na boki warstw powietrza, znajdujących się w styczności z bombą, fala balistyczna przyjmuje kształt paraboliczny (rys. 61).
112www.cbw.plCBW
Przy szybkościach bomby, mniejszych od szybkości dźwięku, fala balistyczna wg. Deve nie wyprzedza bomby, lecz pozostaje za nią. Przechodząc przez środowisko nas otaczające, powoduje ona nagłą zmianę ciśnienia.
Wszelka zaś nagła zmiana ciśnienia w powietrzu wg. prof. Esclangona, wywołuje w uchu ludzkim wrażenie dźwięku („detonacji“ ).
Tworząca się za poruszającą się bombą przestrzeń wypełniona jest, jak zaznaczyliśmy, wirami. Periodyczny ruch tych wirów, ich powstawanie i znikanie, wywołuje stałe zmiany ciśnienia, które stają się przyczyną gwizdu, słyszanego podczas lotu bomby.
Rys 61.
113www.cbw.plCBW
www.cbw.plCBW
R o z d z i a ł IX.
DZIAŁANIE MORALNE.
Działanie moralne, wywierane przez bombę u celu, jest właściwie działaniem fizjologicznym, powodującym zachwianie równowagi duchowej człowieka względnie zwierząt, używanych na polu walki. Zachwianie tej równowagi osiąga się przez działanie czynników fizycznych na organa zmysłów, a więc: wzroku, słuchu, dotyku i powonienia. Organizm żywy przyzwyczajony jest do pewnej skali wrażeń określonej mocy. Wrażenia o większej mocy powodują rozmaite cierpienia, w zależności od tego, jaki organ zmysłów został zaatakowany. Reagowanie organów zmysłu na działanie czynników fizycznych przez czas dłuższy może doprowadzić do rozstroju lub do bezwładu tychże. Ponieważ organa zmysłów stanowią narzędzia systemu nerwowego, każde zaburzenie w ich działalności powoduje rozstrój systemu nerwowego.
Cierpienia organu wzroku, t. z. oczu, mogą być spowodowane przez oślepiające światło bomby oświetlającej.
Cierpienia organu słuchu, t. z. uszu, mogą być wywołane przez wybuch bomby w pobliżu.
Cierpienia organów dotyku, do których należy cała powierzchnia ciała ludzkiego, mogą powstać na skutek działania fal balistycznych przelatujących bomb lub fal wybuchowych, spowodowanych detonacją bomb burzących, oraz przez działanie środków chemicznych.
W końcu cierpienia organów powonienia mogą się zjawić pod wpływem gazów bojowych.
Cierpienia powyższe, nadwyrężając cały system nerwowy, jednocześnie wywierają znaczny wpływ na ludzką wyobraźnię, która w zależności od duchowych właściwości człowieka, ukazuje przed nim, jak w kalejdoskopie, jeden ponury obraz za drugim.
Zachwianie równowagi fizycznej i duchowej w miarę trwania lub potęgowania zjawisk, wywołujących zaburzenia
115www.cbw.plCBW
w normalnym funkcjonowaniu organów zmysłów, wywołuje uczucie niepewności losu, szczególnie wówczas, gdy dany osobnik pozostawiony jest samemu sobie. Bierność w tej chwili może spowodować zupełne załamanie się duchowe.
Najwyższe napięcie nerwów, charakteryzujące ten moment, wymaga odprężenia, które wyraża się zwykle w czynie: człowiek albo szuka sposobu obrony przed czynnikiem, powodującym nieznośny dla niego stan, np. szuka schronienia lub ucieka z pola walki, albo dąży do usunięcia przyczyny wrogiego mu zjawiska.
W tym wypadku los całej bitwy zależy często tylko od wartości moralnej dowódcy w danej chwili. Jest on jakby wskaźnikiem kierunku reakcji, odbywającej się w duszach jego towarzyszy.
116www.cbw.plCBW
B I B L I O G R A F I A .
Mitteilungen über Gegenstände des Artillerie - und Geniewesens 1898, 1907, 1909 — 1917.
Guillemin. Muniticns d'Artillerie.Gomes. Munitions.Maschat. Obus. 1923.Kast. Zünd — und Sprengstoffe. 1921.P. Pasqual. Explosifs, poudrs, gas de combat. 1930.Jonguet. Mecanique des Explosifs. 1917.Zeitschr. ges. Schiess — und Sprengstoffwesen. 1916 — 1933. Aide memoire d'Artillerie. 1917.Wiadomości techniczno-artyleryjskie. 1930 — 33.Przegląd Wojskowo-techniczny. 1929 — 33.Sucharewski. Wzrywczatyje wieszczestwa i wzrywnyje raboty.
1923.C. Crantz. Lehrbuch der Ballistik. 1925.E. Agokas. Wozdusznaja artillerija. 1928.B. Sypniewski. Technika Walki Chemicznej. 1930.Vauthier. Le danger aérien et l'avenir du pays. 1930.Amos, A. Fries and Clarence S. West, Chemical Warfare. 1921. Hanslian. Der Chemische Krieg. 1924.Justrow. Konstruktion und Wirkung von Fliegerbomben. „Hee
restechnik 1927“ .A. Romani. Rivista di Artiglieria e Genio, 1927, maj.Eyb. Was leisten neuzeitliche Flieger. Militärwissenschaftliche
und techn. Mitteilungen. 1928.Rumpf. Brandbomben. 1932.S. Sklarenko i N. Swiesznikow. Fiziczeskije i fiziko-chemicze-
skije osnowy wojenno-chimiczeskogo dieła. 1934.Flury — Zernik. Schädliche Gase. 1931.A. Aksionow. Bojewyje otrawlajuszczije wieszczestwa. 1925. G. Liberman. Chimija i technologja otrawlajuszczich wiesz-
czestw. 1931.Vedder i Walton. Wojna chemiczna. 1930.Maczyński. Chemia i technologia gazów i dymów bojowych.
1933.Tiechniczeskaja encyklopedia. T. II. Moskwa. 1928.Army Ordnance. 1921, 1924, 1927 1929 — 1932.
117www.cbw.plCBW
www.cbw.plCBW
S P I S R Z E C Z Y
str.Słowo wstępne.........................................................................5
CZĘŚĆ I. BOMBY L O T N IC Z E .................................... 71. Rodzaje b o m b ...................................................... 72. Zasady k on stru k cji............................................. 8
CZĘŚĆ II. DZIAŁANIE BOMB LOTNICZYCH . . 13R o z d z i a ł I . D z i a ł a n i e u d e r z e n i o w e . 13
1. W nik an ie ................................................................132. Działanie uderzeniowe bomby na przeszkody
ziemne, murowane, betonowe i drewniane . 163. Obliczanie działania uderzeniowego . . . 18
R o z d z i a ł II. D z i a ł a n i e w y b u c h o w e . 231. Praca ładunku wybuchowego bomby . . 232. Obliczanie działania wybuchowego . . . 303. Działanie fali wybuchowej w powietrzu . . 424. ,, ,, ,, na budynki . . 545. Skuteczność bombardowania mostów . . 56
6. Wybuch w w o d z i e ..............................................617. Działanie fali wybuchowej na organizm żywy . 67
R o z d z i a ł III. D z i a ł a n i e r o z p r y s k o w ec z y l i o d ł a m k o w e . . . . . . 69
R o z d z i a ł IV. D z i a ł a n i e t r u j ą c e . . . 811. Działanie gazów bojowych . . . . 81
2. Wartości C .......................................................823. Stężenie obezwładniające.................................... 83
4. Własności fizyczne gazów bojowych . . 865. Prężność pary nasyconej.................................... 90
6. Działanie bomb gazowych . . . . 91
119www.cbw.plCBW
1. Klasyfikacja środków zapalających . . 952. Własności środków zapalających . . . 963. Działanie bomb zapalających . . . . 99
4. grodki obrony c z y n n e j .................................... 1015. „ „ biernej . . . . . 103
R o z d z i a ł VI. D z i a ł a n i e d y m n e . . 105R o z d z i a ł VII. D z i a ł a n i e ś w i e t l n e . . 107R o z d z i a ł VIII. D z i a ł a n i e d ź w i ę k o w e , 111R o z d z i a ł IX. D z i a ł a n i e m o r a l n e . „ 115
str.R o z d z i a ł V. D z i a ł a n i e z a p a l a j ą c e . 95
120www.cbw.plCBW
CBW Warszawa
nr inw.: K8 - 291746
MG 291746
www.cbw.plCBW