Как бикфордов шнур горит под водой: химия, физика и инженерная мысль

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Рассуждения | Наука и космос

Огонь, стихия, традиционно ассоциирующаяся с разрушением, в руках человека превратилась в инструмент созидания. Одним из ярких примеров такого преображения стал бикфордов шнур — изобретение, позволившее контролировать взрывы даже в условиях, где, казалось бы, пламя обречено на мгновенное затухание. Как же эта хитроумная конструкция продолжает гореть под водой, вопреки законам природы, которые учат нас, что вода и огонь несовместимы? Чтобы понять это, необходимо погрузиться в историю, химический состав и физические принципы, заложенные в основу шнура.

Автор: Scott Ehardt Источник: commons.wikimedia.org

История и состав бикфордова шнура

История бикфордова шнура начинается в XIX веке, когда английский инженер Уильям Бикфорд разработал безопасный способ передачи огня к взрывчатым веществам. Однако настоящую революцию в его применении совершил Альфред Нобель, интегрировав шнур в конструкции подводных мин и динамита. Ключевой задачей было обеспечить стабильное горение в любой среде, включая воду. Для этого потребовалось переосмыслить саму природу горения — процесса, который невозможен без трёх компонентов: топлива, окислителя и температуры. В обычных условиях окислителем выступает атмосферный кислород, но под водой его доступ блокируется. Решение нашлось в химическом составе шнура.

Сердцевина бикфордова шнура — это плотно спрессованная смесь дымного пороха (состоящего из селитры, серы и угля) или современных аналогов на основе перхлоратов. Селитра, или нитрат калия (KNO₃), играет здесь решающую роль: при нагревании она разлагается, выделяя кислород. Этот кислород становится внутренним окислителем, позволяя реакции горения протекать автономно, без доступа воздуха. Таким образом, шнур несёт в себе не только топливо, но и источник кислорода, что превращает его в замкнутую химическую систему.

Автор: U.S. Marine Corps photo by Lance Cpl. Jody Lee Smi Источник: ru.wiktionary.org

Оболочка шнура

Однако одного состава недостаточно. Чтобы защитить реакцию от внешних воздействий, шнур заключён в многослойную оболочку. Внешний слой — водонепроницаемый материал, например, резина или пластик, предотвращающий проникновение влаги. Под ним находится оплётка из хлопковых или синтетических волокон, которая выполняет две функции: армирует конструкцию, придавая гибкость, и замедляет горение, контролируя скорость распространения пламени (обычно около 1 см/с).

В некоторых модификациях добавляют металлическую проволоку для повышения прочности. Эта слоистая структура напоминает миниатюрный подводный туннель, внутри которого поддерживается стабильная микроатмосфера для горения.

Автор: Egor Источник: ru.wikipedia.org

Механизм работы под водой

Теперь представим, как шнур работает под водой. При поджигании пламя начинает двигаться вдоль сердцевины, нагревая селитру. Её разложение высвобождает кислород, который сразу вступает в реакцию с углём и серой. Выделяющаяся энергия поддерживает температуру, необходимую для продолжения процесса.

Вода, окружающая шнур, действует как теплоотвод, но из-за низкой теплопроводности (по сравнению с металлами) не успевает отвести достаточное количество тепла, чтобы погасить реакцию. Более того, герметичная оболочка предотвращает контакт внутренних компонентов с водой, создавая своего рода «огненный пузырь», изолированный от внешней среды.

Интересно, что скорость горения под водой может незначительно отличаться от скорости на воздухе. Это связано с тем, что вода, оказывая давление на оболочку, немного уплотняет пороховую смесь, влияя на диффузию газов внутри шнура. Однако современные составы тщательно калибруются, чтобы нивелировать подобные эффекты. Например, добавление декстрина, позволяет сохранять равномерность процесса даже на глубине.

Заключение

бикфордов шнур — это не просто кусок верёвки с порохом. Это результат симбиоза химии, физики и инженерного гения, превратившего уязвимость огня к воде в управляемую силу. Его способность гореть в экстремальных условиях напоминает нам, что даже самые непреложные законы природы можно «обойти», если понять их глубинную механику.

Изображение в превью:
Автор: Scott Ehardt
Источник: commons.wikimedia.org
Автор не входит в состав редакции iXBT.com (подробнее »)
Об авторе
Почта для связи — gorbov.busines@yandex.ru

3 комментария

m
Для этого потребовалось переосмыслить саму природу горения — процесса, который невозможен без трёх компонентов: топлива, окислителя и температуры.

Что именно было переосмыслено? И почему именно это было важно?
B
А можно рассказать, как мы в школе делали ?!?
Или сейчас за такое посодют?
T
рассказывай.
зачтётся как чистосердечное )

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Как скорпионы ориентируются на местности, используя звёзды

Ещё с давних времён люди используют звёзды для ориентирования на местности или для морской навигации. Это точный и относительно простой способ узнать своё местоположение без современных GPS. Однако...

Каким будет iPhone 17 Air: собираем «портрет» самого тонкого смартфона Apple

Осенью этого года Apple представит линейку iPhone 17, в том числе и ультратонкую модель iPhone 17 Air. На основе слухов из Интернета попытаемся сложить общую картину, каким будет этот смартфон....

Исторический эксперимент: Ученые доказали существование квантовых «гибридов» — исключительных точек Дирака

Квантовая физика — это область, где интуиция часто пасует. Частицы могут быть в нескольких местах одновременно, коты — одновременно живы и мертвы (хотя бы в мысленном...

Роковая ошибка древних кенгуру-гигантов: Как «климатические потрясения» стерли их с лица Земли

Представьте себе Австралию. Скорее всего, перед глазами возникнет образ современного рыжего кенгуру, ловко скачущего по выжженной солнцем равнине. А теперь представьте его предка, но гораздо...

Гламурная рыбка: как живёт и чем уникален нетопырь Дарвина

В темных глубинах океана обитают существа, которые поражают воображение своей необычностью. Одним из самых удивительных представителей глубоководной фауны является лучепёрая рыба нетопырь...

Физика обмана: Как лишняя нитка в комбинезоне давала преимущество прыгунам с трамплина?

Казалось бы, в эпоху генной инженерии, больших данных и искусственного интеллекта спортивное мошенничество должно становиться все изощрённее. Мы ожидаем взломанных баз данных, хитроумных...