Снос здания, идеальная сварка и фейерверк: люди научились подчинять взрыв

Взрыв может быть не только разрушительным, но и управляемым. Его используют в карьерах, при демонтаже зданий, в металлургии, в инженерных экспериментах и даже в праздничных ритуалах.

Как происходит контролируемый снос электростанций и многоэтажек? Что такое гидроформинг и детонационная сварка? Об этом подробнее рассказали в программе "Как устроен мир" с Тимофеем Баженовым на РЕН ТВ.

Взрыв заставляют работать по плану

Взрывы стали работать на пользу человечества, например, их начали использовать для добычи щебня разных фракций. Сначала с разрабатываемого участка убирают верхний слой глины и растительности – это называется вскрышные работы.

Затем в горной породе бурят скважины, а в них закладывают взрывчатку. Причем делается это таким образом, чтобы куски каменных плит не разлетались по округе, а сваливались в карьер.

Например, снос очередной угольной электростанции в США прошел с помощью контролируемого взрыва. Процесс занял доли секунды, а зрелище было эффектным. Несколько лет назад в Соединенных Штатах произошел так называемый сланцевый бум. Предполагалось, что сланцевый газ уменьшит зависимость страны от поставщиков нефти из Саудовской Аравии.

На этом фоне начался снос старых угольных электростанций. Однако уже сейчас стало понятно, что американцы со сносом поторопились, поскольку они явно переоценили запасы сланцевого газа. Ведь добывать его оказалось не так уж и рентабельно, а уничтожение угольных электростанций в перспективе могло увеличить цены на электроэнергию.

"Сланцевая революция началась в то время, когда цены на газ и нефть были максимальны, потом был период падения. Не все компании пережили такие колебания рынка, потому что все-таки добыча сланцевой нефти и газа требуют достаточно больших капиталовложений. Это очень дорогой способ добычи, и, естественно, он возможен только при благоприятных ценовых условиях", – рассказал спелеолог, действительный член Русского географического общества Илья Агапов.

Демонтаж посредством контролируемого взрыва считается быстрым и недорогим. Как правило, подрыв начинают с верхних этажей, и здание постепенно складывается внутрь себя. Впервые эта технология появилась в конце 1940-х годов, ее придумал мужчина, занимавшийся выкорчевыванием пней. Дело в том, что корневую систему больших деревьев вырывали из земли таким способом.

Здания не всегда падают с первого раза

Старший преподаватель кафедры общей физики физического факультета МГУ Алексей Селиверстов отметил интересное устройство кумулятивных снарядов.

"Взрывчатое вещество сделано в виде воронки. Так что при подрыве возникает кумулятивная струя из продуктов сгорания, которая имеет очень высокую скорость. Это один из примеров управления результатом взрыва", – пояснил Селиверстов.

Под снос не всегда попадали ветхие и непригодные для проживания дома. В 1970-е в США снесли целый микрорайон, который изначально создавали как арендное жилье для молодых семей.

Однако постепенно в комплексе начали селиться малообеспеченные афроамериканцы и превратили район в настоящее криминальное гетто. Тогда дома решили снести.

Но не всякий демонтаж проходил удачно. Например, с одним отелем в Лас-Вегасе не смогли справиться 2 тонны динамита.

После того как бетонная в пыль улеглась, зрителям предстала уцелевшая лифтовая шахта здания. Ее демонтировали при свете дня, а на уцелевший обломок накинули несколько стальных тросов и потянули с помощью строительного крана.

"Ошибка в расчетах может произойти. Было, например, здание компании в Голландии, его в 2012 году сносили. Такая стекляшка офисная, можно сказать. Снаружи она достаточно легковесная конструкция, но внутри у нее мощный железобетонный сердечник. Заряды были установлены таким образом, что внешняя часть здания обрушилась, а сердечник остался стоять", – уточнил инженер-конструктор Научно-исследовательского, проектно-конструкторского и технологического института бетона и железобетона им. А.А. Гвоздева Георгий Тихонов.

Как взрыв помогает формовать и сваривать металл

Взрыв может не только разрушать, но и создавать – такой метод называется гидроформинг. Он используется в случаях, когда металлическим заготовкам надо придать определенную форму.

Инженеры под большим давлением закачивают воздух или жидкость. Это похоже на надувание мяча, только сделан он из металла. А иногда вместо давления используется энергия взрыва, и получаются идеальные сварные швы.

"Должна быть форма, и к ней тот же самый металл прижимается. Можно прижать его каким-то поршнем, например, как это делается в гидравлических прессах, которые могут развивать очень большое усилие в течение длительного времени. А можно это сделать с помощью жидкости. Это как отливка, когда мы создаем какую-то пустотелую форму, наливаем туда бронзу, убираем ее и получаем статуэтку. Здесь тоже должна быть какая-то форма пустотелая, в которую мы вдавливаем кусок металла", – пояснил кандидат педагогических наук, старший преподаватель кафедры общей физики физического факультета МГУ Алексей Селиверстов.

Некоторые материалы считаются металлургически несовместимыми. Например, титан и сталь.

"Вот так вот навскидку температура, плотность, кристаллическая решетка у них разные – как совместить лед и пламень. У них могут быть совершенно разные температуры плавления, поэтому когда одно вещество еще горячее, кипит, условно говоря, второе уже охладилось, сформировало кирпич, и в него первому веществу уже не просочиться", – объяснил педагог Алексей Селиверстов.

Для создания сложных сплавов был придуман метод детонационной сварки, такую технологию начали осваивать еще в Советском Союзе. Сначала инженеры устанавливают на земле одну пластину, а на нее укладывают вторую с небольшим зазором. Сверху устанавливается взрывчатое вещество.

"Детонационная сварка представляет собой вид, при котором два объекта свариваются за счет взрыва. То есть его энергия расплавляет металл, а высокое давление как бы перемешивает сварной шов, тем самым обеспечивая его однородность. Однако из-за небезопасности данного процесса он мало где используется в современном производстве", – рассказал руководитель проекта малых космических аппаратов Центра космических технологий МАИ Александр Бон.

Взрыв как праздник: кувалды, петарды и ханаби

А жители небольшого мексиканского городка стали использовать взрывы, чтобы выпустить пар. Каждый год здесь проходит фестиваль взрывных кувалд.

Развлечение имеет серьезный исторический контекст – несколько сотен лет назад на этих землях шел бой между бедными фермерами и богатыми землевладельцами. Угнетенное меньшинство тогда прикрепило взрывные устройства к кувалдам и со всей силы било по домам богачей.

Сейчас к кувалдам стали крепить петарды, а чтобы защитить лицо от осколков, участники начали надевать карнавальные маски. И все равно действо очень опасное, поэтому здесь постоянно дежурит скорая помощь.

Первые петарды изобрели в Китае, и назывались они баоджу. Делали их из обычного бамбука, который кидали в костер, из-за чего он громко хлопал, когда загорался. Считалось, что эти хлопки могли отогнать демонов

А бенгальские огни придумали в Индии, в провинции Бенгалия. Бамбуковые палочки набивали серой, сурьмой и еще несколькими веществами, и получались сигнальные огни, которые использовали для того, чтобы рассказывать друг другу новости между горными деревнями и украшать на праздники храмы.

В Японии есть город, который стал считаться мировой столицей фейерверков. Местные жители дали им название "ханаби", то есть огненные цветы. В отличие от западных цилиндрических петард, зажигательную смесь кладут в сферическую форму. Каждый экземпляр изготавливается вручную.

Местные мастера решили создать самый большой фейерверк в мире. Его диаметр составил больше метра, а вес превысил 400 килограммов. На изготовление такого гиганта требуется больше месяца, но результат того стоит.

"Если мы хотим сделать цветной фейерверк, в такие горючие составы добавляют, как правило, соли металлов, придающие разные красивые цвета... на кухне, когда проливается суп на газовую плиту, пламя становится желтым. Это говорит о том, что мы суп уже посолили, и натрий, который в бульоне находится, попадая в пламя, начинает светиться собственным желтым цветом. Каждый металл светится своим цветом", – пояснил преподаватель кафедры общей физики.

Но настоящие мастера фейерверка всегда жили в Китае. В последнее время местные умельцы стали совмещать запуск салютов с праздничным шоу дронов. Причем петарды запускают уже в воздухе с помощью беспилотников.

Взрыв метеорита и что происходит после его падения

Взрываться могут даже предметы, не содержащие в себе никаких взрывчатых веществ, например, метеориты. Они летят на Землю с сумасшедшей скоростью до 80 километров в секунду. В результате перед космическим телом образуется плазма, которая просачивается в сам метеорит и буквально разрывает его изнутри.

"Это буквально космические скорости. Тело, входя в атмосферу, разогревается просто от трения о воздух даже на большой высоте, даже там, где воздух сильно разрежен. Так оно нагревается, начинает плавиться. А если внутренние напряжения там возникают сильные или есть какие-то предпосылки для того, чтобы внутри образовался газовый пузырь, то это будет происходить со взрывом", – рассказал Селиверстов.

Еще больше интересного от РЕН ТВ – в канале "Рен. Знание" мессенджера "МАКС"