Что такое вакуумная бомба и каков ее принцип действия

Взрывы пыли

Взрывы пыли (пылевоздушных смесей — аэрозолей) представляют одну из основных опасностей химических производств и происходят в ограниченных пространствах (в помещениях зданий, внутри различного оборудования, в горных выработках шахт). Возможны взрывы пыли в мукомольном производстве, на зерновых элеваторах (мучная пыль) при её взаимодействии с красителями, серой, сахаром с другими порошкообразными пищевыми продуктами, а также при производстве пластмасс, лекарственных препаратов, на установках дробления топлива (угольной пыли), в текстильном производстве.

Взрыву больших объёмов пылевоздушных смесей, как правило, предшествуют небольшие местные хлопки и локальные взрывы внутри шахт, оборудования и аппаратуры. При этом возникают слабые ударные волны, создающие турбулентные потоки и поднимающие в воздух большие массы пыли, накопившиеся на поверхности пола, стен и оборудования.

Случаи объёмных взрывов были отмечены на мельницах, где взрывалась взвешенная в воздухе мука. Позже подобные случаи отмечались на мануфактурах, где взрывалась растительная пыль, и т. д. Одними из наиболее опасных в этом отношении производств являются сахарные и мукомольные заводы. Не менее опасна угольная пыль. Взрывы на шахтах вызываются не только скоплением метана, засекаемого газоанализаторами, но и в результате недетектируемого скопления угольной пыли в невентилируемых участках выработок.

Вьетнамский опыт

Впервые термобарическое оружие применили во Вьетнаме для расчистки джунглей, прежде всего, для вертолетных площадок. Эффект был ошеломляющий. Достаточно было сбросить три-четыре таких взрывчатых устройства объемного действия, и вертолет «Ирокез» мог приземлиться в самых неожиданных для партизан местах.

По сути, это были 50-ти литровые баллоны высокого давления, с тормозным парашютом, который раскрывался на тридцатиметровой высоте. Примерно в пяти метрах от земли пиропатрон разрушал оболочку, и под давлением образовывалось газовое облако, которое и взрывалось. При этом, используемые в топливовоздушных бомбах вещества и смеси не являлись чем-то особенными. Это были обычный метан, пропан, ацетилен, окиси этилена и пропилена.
Вскоре опытным путем выяснилось, что термобарическое оружие обладает огромной разрушительной силой в ограниченных пространствах, например в туннелях, в пещерах, и в бункерах, но не пригодно в ветреную погоду, под водой и на большой высоте. Были попытки использования во вьетнамской войне термобарических снарядов большого калибра, однако они оказались не эффективными.

Мать и отец всех бомб

До недавнего времени самой мощной неядерной бомбой считалась американская Massive Ordnance Air Blast, или более официально — GBU-43/B. Но у MOAB есть другая, неофициальная, расшифровка — Mother Of All Bombs («Мать всех бомб»). Бомба производит огромное впечатление: ее длина 10 м, диаметр 1 м. Столь громоздкий боеприпас предполагается даже сбрасывать не с бомбардировщика, а с транспортного самолета, например с C-130 или C-17. Из 9,5 т массы этой бомбы 8,5 т составляет мощная взрывчатка типа H6 австралийского производства, в состав которой входит алюминиевый порошок (по мощности в 1,3 раза превышающий тротил). Радиус гарантированного поражения — около 150 м, хотя частичные разрушения наблюдаются на расстоянии более 1,5 км от эпицентра. GBU-43/B нельзя назвать высокоточным оружием, но наводится она, как и положено современному оружию, с помощью GPS. Кстати, это первая американская бомба, использующая решетчатые рули, широко применяемые в российских боеприпасах. MOAB задумывалась как преемник знаменитой BLU-82 Daisy Сutter и впервые была испытана в марте 2003 года на полигоне во Флориде. Военное применение подобных боеприпасов, по мнению самих же американцев, довольно ограниченно — ими можно лишь расчищать большие территории от лесных насаждений. Как противопехотное или противотанковое оружие они не слишком эффективны по сравнению, скажем, с кассетными бомбами.

Но пару лет назад устами тогдашнего министра обороны Игоря Иванова был озвучен наш ответ: десятитонный «папа всех бомб», созданный с использованием нанотехнологий. Сами технологии были названы военной тайной, но весь мир упражнялся в остроумии насчет этой вакуумной нанобомбы. Мол, при взрыве распыляются тысячи и тысячи нанопылесосов, которые в зоне поражения и высасывают весь воздух до вакуума. Но где реальная нанотехнология в этой бомбе? Как мы писали выше, в состав смеси современных ОДАБ входит алюминий. А технологии производства алюминиевого порошка для военных применений дают возможность получения порошка с размером частиц до 100 нм. Есть нанометры — значит, есть и нанотехнологии.

История создания и применения

Рождением своим боеприпасы объемного взрыва (как и многое другое оружие) обязаны недоброму германскому оружейному гению

Во время последней мировой войны немцы обратили внимание на мощность взрывов, которые случаются в угольных шахтах. Они попытались использовать те же физические принципы для производства нового типа боеприпасов

Ничего реального у них не вышло, а после поражения Германии эти наработки попали к союзникам. О них забыли на долгие десятилетия. Первыми про объемные взрывы вспомнили американцы во время вьетнамской войны.

Во Вьетнаме штатовцы широко применяли боевые вертолеты, с помощью которых они снабжали свои войска и эвакуировали раненых. Довольно серьезной проблемой стало строительство посадочных площадок в джунглях. Расчистка участка для посадки и взлета лишь одного вертолета требовала напряженной работы целого саперного взвода в течение 12-24 часов. Расчищать площадки с помощью обычных взрывов не представлялось возможным, потому что они оставляли после себя огромные воронки. Вот тогда-то и вспомнили про боеприпасы объемного взрыва.

Боевой вертолет мог нести на борту несколько подобных боеприпасов, взрыв каждого из них создавал площадку вполне пригодную для посадки.

Также весьма эффективным оказалось и боевое применение объемных боеприпасов, они оказывали сильнейший психологический эффект на вьетнамцев. Укрыться от подобного взрыва было весьма проблематично даже в надежном блиндаже или бункере. Американцы успешно применяли бомбы объемного взрыва для уничтожения партизан в туннелях. В это же время разработкой подобных боеприпасов занялись и в СССР.

Американцы оснащали свои первые бомбы различными видами углеводородов: этилена, ацетилена, пропана, пропилена и других. В СССР экспериментировали с разнообразными металлическими порошками.

Однако боеприпасы объемного взрыва первого поколения были довольно требовательны к точности бомбометания, сильно зависели от погодных условий, плохо работали при отрицательных температурах.

Для разработки боеприпасов второго поколения американцы использовали ЭВМ, на котором они моделировали объемный взрыв. В конце 70-х годов прошлого века в ООН была принята конвенция о запрете этого оружия, но это не остановило его разработки в США и СССР.

Сегодня уже разработаны боеприпасы объемного взрыва третьего поколения. Работы в этом направлении активно ведутся в США, Германии, Израиле, Китае, Японии и в России.

[править] Новейшие достижения

Вакуумная бомба в России

Однажды в Российской Федерации была взорвана самая мощная вакуумная бомба в мире. Учитывая поцреотический запал, с которым СМИ осветили этот, без сомнения, большой успех российских оружейников, а также памятуя о необходимости неукоснительного соблюдения взаимоисключающих параграфов, острословы нарекли её нанобомбой. Официальная пропаганда окрестила вундервафлю «Папа всех бомб», в пику американцам, у которых самое мощное их изделие называлось «Мама всех бомб» (MOAB, Mother Of All Bombs). Между прочим, «Мамаша» нифига не объёмно-детонирующий девайс, а таки да, обычный фугасный.

Разработка и первые испытания водородной бомбы

В результате тщательного теоретического анализа, специалисты из СССР и США пришли к выводу, что смесь дейтерия и трития позволяет легче всего запускать реакцию термоядерного синтеза. Вооружившись этими знаниями, учёные из США в 50-х годах прошлого века принялись за создание водородной бомбы. И уже весной 1951 года, на полигоне Эниветок (атолл в Тихом океане) было проведено тестовое испытание, однако тогда удалось добиться лишь частичного термоядерного синтеза.

Прошло ещё чуть более года, и в ноябре 1952 года было проведено второе испытание водородной бомбы мощностью порядка 10 Мт в тротиловом эквиваленте. Однако тот взрыв трудно назвать взрывом термоядерной бомбы в современном понимании: по сути, устройство представляло собой крупную ёмкость (размером с трёхэтажный дом), наполненную жидким дейтерием.

В России тоже взялись за усовершенствование атомного оружия, и первая водородная бомба проекта А.Д. Сахарова была испытана на Семипалатинском полигоне 12 августа 1953 года. РДС-6 (данный тип оружия массового поражения прозвали “слойкой” Сахарова, так как его схема подразумевала последовательное размещение слоёв дейтерия, окружающих заряд-инициатор) имела мощность 10 Мт. Однако в отличие от американского “трёхэтажного дома”, советская бомба была компактной, и её можно было оперативно доставить к месту выброски на территории противника на стратегическом бомбардировщике.

Приняв вызов, США в марте 1954 произвели взрыв более мощной авиабомбы (15 Мт) на испытательном полигоне на атолле Бикини (Тихий океан). Испытание стало причиной выброса в атмосферу большого количества радиоактивных веществ, часть из которых выпало с осадками за сотни километров от эпицентра взрыва. Японское судно “Счастливый дракон” и приборы, установленные на острове Рогелап, зафиксировали резкое повышение радиации.

Так как в результате процессов, происходящих при детонации водородной бомбы, образуется стабильный, безопасный гелий, ожидалось, что радиоактивные выбросы не должны превышать уровень загрязнения от атомного детонатора термоядерного синтеза. Но расчёты и замеры реальных радиоактивных осадков сильно разнились, причём как по количеству, так и по составу. Поэтому в руководстве США было принято решение временно приостановить проектирование данного вооружения до полного изучения его влияния на окружающую среду и человека.

Взрывной характер

Ядро урана содержит 92 протона. Природный уран представляет собой в основном смесь двух изотопов: U238 (в ядре которого 146 нейтронов) и U235 (143 нейтрона), причем последнего в природном уране лишь 0,7%. Химические свойства изотопов абсолютно идентичны, потому и разделить их химическими методами невозможно, но различие в массах (235 и 238 единиц) позволяет сделать это физическими методами: смесь уранов переводят в газ (гексафторид урана), а затем прокачивают через бесчисленные пористые перегородки. Хотя изотопы урана не отличимы ни по внешнему виду, ни химически, их разделяет пропасть в свойствах ядерных характеров.

Процесс деления U238 — платный: прилетающий извне нейтрон должен принести с собой энергию — 1 МэВ или более. А U235 бескорыстен: для возбуждения и последующего распада от пришедшего нейтрона ничего не требуется, вполне достаточно его энергии связи в ядре.

Цепная реакция При попадании нейтронов ядро урана-235 легко делится, образуя новые нейтроны. При определенных условиях начинается цепная реакция.

При попадании нейтрона в способное к делению ядро образуется неустойчивый компаунд, но очень быстро (через 10−23−10−22 с) такое ядро разваливается на два осколка, не равных по массе и «мгновенно» (в течение 10−16−10−14 с) испускающих по два-три новых нейтрона, так что со временем может размножаться и число делящихся ядер (такая реакция называется цепной). Возможно такое только в U235, потому что жадный U238 не желает делиться от своих собственных нейтронов, энергия которых на порядок меньше 1 МэВ. Кинетическая энергия частиц — продуктов деления на много порядков превышает энергию, выделяющуюся при любом акте химической реакции, в которой состав ядер не меняется.

Металлический плутоний существует в шести фазах, плотности которых от 14,7 до 19,8 кг/см3. При температуре ниже 119 градусов Цельсия существует моноклинная альфа-фаза (19,8 кг/см3), но такой плутоний очень хрупок, а в кубической гранецентрированной дельта-фазе (15,9) он пластичен и хорошо обрабатывается (именно эту фазу и стараются сохранить с помощью легирующих добавок). При детонационном обжатии никаких фазовых переходов быть не может — плутоний находится в состоянии квазижидкости. Фазовые переходы опасны при производстве: при больших размерах деталей даже при незначительном изменении плотности возможно достижение критического состояния. Конечно, произойдет это без взрыва — заготовка просто раскалится, но может произойти сброс никелирования (а плутоний очень токсичен).

«Папа всех бомб»

До этого времени самым мощным неядерным боеприпасом считалась американская авиационная бомба GBU-43/B, весом 9,5 тонны и длиной 10 метров. Сами американцы считали эту управляемую авиабомбу не слишком эффективной. Против танков и пехоты, по их мнению, лучше использовать кассетные боеприпасы. Еще следует отметить, что GBU-43/B не относится к объемным боеприпасам, она содержит обычную взрывчатку.

Из-за большого веса бомбы средством доставки подобного боеприпаса может быть только самолет. Руководство вооруженных сил России заявило, что при разработке боеприпаса использовались нанотехнологии.

Угольная пыль

Первое испытание вакуумного заряда было проведено в 1943 году группой немецких химиков во главе с Марио Зиппермауер (Mario Zippermayr). Принцип действия устройства подсказали аварии на мукомольных производствах и в шахтах, где часто случаются объемные взрывы. Именно поэтому в качестве взрывчатого вещества использовали обыкновенную угольную пыль. Дело в том, что к этому времени у фашистской Германия уже наблюдался серьезный дефицит ВВ, прежде всего тротила. Однако довести до реального производства эту идею не удалось.

Вообще-то термин «вакуумная бомба» с технической точки зрения не является корректным. В действительности – это классическое термобарическое оружие, в котором огонь распространяется под большим давлением. Как и большинство взрывчаток, оно представляет собой топливно-окислительной премикс. Разница в том, что в первом случае взрыв идет от точечного источника, а во втором – фронт пламени охватывает значительный объем. Все это сопровождается мощной ударной волной. Например, когда 11 декабря 2005 года в пустом хранилище нефтяного терминала в Хартфордшире (Англия) произошел объемный взрыв, то в 150 км от эпицентра люди просыпались от того, что в окнах дребезжали стекла.

Что такое вакуумная бомба и каков ее принцип действия

11 сентября 2007 года в России успешно прошли испытания самого мощного в мире неядерного боеприпаса. Стратегический бомбардировщик Ту-160 сбросил бомбу массой 7,1 тонны и мощностью около 40 тонн в тротиловом эквиваленте с гарантированным радиусом уничтожения всего живого более трехсот метров. В России этот боеприпас получил прозвище «Папа всех бомб». Он принадлежал к классу боеприпасов объемного взрыва.

Разработка и испытание боеприпаса под названием «Папа всех бомб» — это российский ответ США. До этого момента самым мощным неядерным боеприпасом считалась американская бомба GBU-43В MOAB, которую сами разработчики назвали «Мать всех бомб». Российский «папа» превзошел «маму» по всем показателям. Правда, американский боеприпас не принадлежит к классу вакуумных боеприпасов — это самый обычный фугас.

Сегодня оружие объемного взрыва является вторым по мощности после ядерного. На чем основан его принцип действия? Какое взрывчатое вещество делает вакуумные бомбы равными по силе термоядерным монстрам?

Последствия взрыва

При подрыве супербомбы образуется ряд негативных последствий каждое из которых приводит к многочисленным людским жертвам и тотальному разрушению инфраструктуры.

Ударная волна

Подрыв боеприпаса класса водородной бомбы вне зависимости от его способа (высотный, подводный, наземный) повлечет за собой образование ударной волны, которая распространится на расстояние в зависимости от мощности боеприпаса. По своей интенсивности именно ударная волна способствует физическому разрушению инфраструктуры на большую удаленность от эпицентра взрыва.

При подрыве бомбы объемного взрыва, мощностью в 10 мегатонн наступают следующие последствия от ударной волны:

• в эпицентре взрыва — вакуумный удар уничтожает все постройки без исключения за счет взаимодействия с иными поражающими факторами;
• 10 километров от взрыва — высотные дома и иные жилые объекты уничтожены. Устойчивыми останутся защищенные и укрепленные военные и промышленные объекты, но им также будет нанесен ощутимый урон;
• 50 километров от взрыва — повалены многие деревья, в домах выбиты окна, люди находящие на открытом пространстве могут получить тяжкие повреждения от летящих предметов инфраструктуры.

Ударная волна взрыва

Тепловой эффект

Тепловой эффект является первым поражающим фактором при подрыве водородного боеприпаса. Световое излучение видно на расстоянии многих километров и оно несет опасность для всего живого и многих жилых объектов. Поражающие свойства от светового излучения при подрыве стандартного боеприпаса мощностью в 10 мегатонн в ясную погоду следующие:

• в эпицентре взрыва — поражение живой силы противника — 100%, от людей остаются тени, происходит выделение огромного количества энергии, окружающее пространство превращается в стекловидную массу в диаметре 2 километров, это способствует полному уничтожению инфраструктуры противника (в том числе и защищенных объектов).
• в 10 километрах от эпицентра — возможно получение тяжелых ожогов при контакте с открытыми участками тела, а также поражение сетчатки без возможности восстановления зрения в будущем. В водоемах наблюдается испарение воды, здания получают ущерб за счет повышения температуры. На площадях в радиусе действия возникают массивные пожары. Высока вероятность появления огненных смерчей (при подрыве в мегаполисе).
• в 50 километрах от эпицентра — возможно воспламенение одежды, листьев и сухих веток. Также наряду с этим воздействием на данном расстоянии буду выведены из строя все электронные приборы вследствие воздействия электро-магнитного импульса.

Световой эффект

Огненный шар

Основным эффектом поражения в эпицентре взрыва, где сработал объемно-детонирующий боеприпас, является огненный шар образующийся в результате детонации, подверженные данным явлением объекты подлежат тотальному разрушению. Шар может поддерживаться на протяжении достаточно длительного времени за счет вовлечения в себя горючих материалов, огненных вихрей и смерчей, чем вызывает разрушение инфраструктуры в окончательном виде.

Огненный шар

Поддержание огненного шара может происходить на протяжении до 10 часов.

Радиоактивные осадки

Самый долгосрочный вид поражающего воздействия при подрыве водородного снаряда возникает при выпадении радиоактивных осадков, которые могут нанести вред живой силе противника по прошествии длительного времени. К поражающим факторам такого воздействия относятся:

• радиус 10 километров — при условии попутного ветра осадки выпадут на 2 сутки и загрязнят площадь в десятки квадратных километров;
• в радиусе 50 километров от эпицентра — осадки также могут выпасть с высокой интенсивностью, что приведет к загрязнению среды и невозможности нахождения без специальных средств защиты.

Радиоактивные осадки

Проживание на зараженной территории невозможно на протяжении многих десятков лет. При попадании человека под воздействие осадков вероятно проявление лучевой болезни и последующая гибель в короткие сроки.

Объёмный взрыв, его развитие и боевое применение

Сам эффект объёмного взрыва известен очень давно — возможно, с тех времён, когда у кого-то на мельнице взорвалась мучная пыль. Принцип действия объёмно-детонирующих боеприпасов очень прост — снаряд распыляет газовое облако, которое затем подрывается с небольшой задержкой. В результате получается взрыв огромной мощности, ударная волна которого интенсивнее, чем у обычных фугасных зарядов.

Итак, термобарические боеприпасы — это фугасное оружие, использующее эффект объёмного взрыва, имеющее принципиальные отличия от традиционных объёмно-детонирующих бомб. Они снаряжаются смесью жидких нетроэфиров с металлическим порошком, играющим роль горючего, либо твёрдым взрывчатым веществом на основе гексогена или октогена, смешанным с загустителем и алюминиевым порошком.

Это ВВ размещается вокруг центрального разрывного заряда, дающего начальную ударную волну, которая инициирует уже детонацию термобарической смеси. А продукты взрыва за ударной волной смешиваются с воздухом и горят, Термобарические заряды, в отличие от объёмно-детонирующих, не зависят от влияния атмосферы, и не ограничены эффективной массой, то есть могут быть и небольшими.

А ударная волна термобарических зарядов также способна затекать в укрытия. Имеют боеприпасы и зажигательный эффект.

Впервые использовать объёмный взрыв для решения боевых задач пытались в Третьем Рейхе. Курьёзным проектом предполагалось сбивать бомбардировщики союзников, подрывая у них на пути облака угольной пыли. Ничего хорошего из этого не вышло.

Эпизодически применяли оружие объёмного взрыва силы США во Вьетнаме. Хотя обычно “вакуумной” называют бомбу BLU-82, сбрасываемую с транспорта C-130, это мнение ошибочно. А настоящая объёмно-детонирующая бомба CBU-55 успела только пройти испытания. В бою её применили всего один раз — после официального вывода войск США, перед самым поражением Южного Вьетнама.

Вряд ли на это могла как-то повлиять резолюция ООН “о зажигательном оружии” 1976 года, так какд альше обсуждения возможности запрета там дело не пошло.

Интенсивнее работы пошли в Советском Союзе. Помимо авиабомбы ОДАБ-500П, на вооружении появились огнемёт РПО “Шмель” и система залпового огня ТОС-1. Огнемет «Шмель» фактически является одноразовым гранатомётом с термобарической БЧ.

К началу 21го века список пополнился термобарическим выстрелом для гранатомёта РПГ-7, одноразовыми гранатомётами РШГ, термобарическими БЧ для управляемых (“Хризантема” 9М123Ф) и неуправляемых (С-8ДФ) ракет. Особый интерес представляет одноразовый гранатомёт РМГ, в котором применена тандемная боевая часть.

Основная секция представляет собой термобарический заряд, а перед ней располагается кумулятивный элемент. Таким образом, кумулятивный заряд пробивает в цели отверстие, а термобарический влетает в него и взрывается внутри цели. Созданы ручные термобарические гранаты (РГ-60) и выстрелы для подствольных гранатомётов (ВГ-40ТБ). Они предназначены для поражения целей в помещениях и внутри укрытий.

В США развитие термобарических боеприпасов шло медленнее. Но и там разработали термобарические гранатомётные выстрелы калибра 40мм, имеется объёмно-детонирующий выстрел в боекомплекте гранатомёта Мк 153, который использует Корпус Морской Пехоты. Созданы термобарические БЧ для управляемых ракет (“Hellfire”) Предполагалось снабдить термобарическим зажигательным боеприпасом 25мм гранатомёты, но закрытие программы поставило на идее крест.

Американские силы проверили “вакуумные” боеприпасы в деле в ходе вторжений в Ирак и Афганистан. Небезынтересно, что бомба, использованная в 1983 при атаке казарм миротворцев в Бейруте, была именно боеприпасом объёмного взрыва.

Принцип объемного взрыва

Для понимания того, как работает термобарическая бомба, можно подробно изучить ее состав и химические реакции, происходящие в момент активации. Наглядно же результат действия этого оружия не раз «демонстрировался» на отечественных предприятиях, когда взрывались заводы и комбинаты с шахтами по добыче угля, переработке сахарного сырья и даже в обычных столярных мастерских. В общем, технику взрыва можно представить как воспламенение скопившейся взрывоопасной пыли, которая заполоняет пространство. Более того, взрыв газа в обычных квартирах можно поставить в один ряд с подобными явлениями – так и действует термобарическая бомба. Оружие данного типа формирует аэрозольное облако, которое впоследствии и производит смертоносный эффект.