C-4 (wybuchowy) - C-4 (explosive)

C-4
Eod2.jpg
Wkładanie spłonek do bloków materiału wybuchowego C-4
Rodzaj Chemiczny materiał wybuchowy o dużej wydajności
Miejsce pochodzenia Zjednoczone Królestwo
Historia usług
Używane przez Stany Zjednoczone
Wojny Wojna w Wietnamie
z terroryzmem
Historia produkcji
Zaprojektowany 1956
Wytworzony 1956-obecny
Warianty PE-4, M112
Specyfikacje (M112)
Masa 1,25 funta (0,57 kg)
Długość 11 cali (28 cm)
Szerokość 2 cale (5,1 cm)
Wzrost 1,5 cala (3,8 cm)

Pożywny RDX
Waga wypełnienia 91%

Mechanizm detonacji
PETN -na lontu
Wydajność wybuchu Wysoka

C-4 lub Kompozycja C-4 jest powszechną odmianą rodziny materiałów wybuchowych z tworzyw sztucznych znanych jako Kompozycja C , która wykorzystuje RDX jako środek wybuchowy . C-4 składa się z materiałów wybuchowych, plastikowego spoiwa, plastyfikatora, który czyni go plastycznym i zwykle znacznika lub nawaniającego znacznika chemicznego. C-4 ma konsystencję zbliżoną do plasteliny i można ją formować w dowolny pożądany kształt. C-4 jest metastabilny i może zostać eksplodowany tylko przez falę uderzeniową z detonatora lub spłonki.

Podobny brytyjski plastikowy materiał wybuchowy, również oparty na RDX, ale z innym plastyfikatorem niż Kompozycja C-4, jest znany jako PE-4 (Plastic Explosive No. 4).

Rozwój

C-4 należy do rodziny chemicznych materiałów wybuchowych Kompozycja C. Warianty mają różne proporcje i plastyfikatory i obejmują skład C-2, skład C-3 i skład C-4. Oryginalny materiał oparty na RDX został opracowany przez Brytyjczyków podczas II wojny światowej i przebudowany jako Kompozycja C po wprowadzeniu do armii amerykańskiej. Została zastąpiona przez Kompozycja C-2 około 1943 roku, a następnie przebudowana około 1944 roku jako Kompozycja C-3. Zmniejszono toksyczność C-3, zwiększono stężenie RDX, co dało większe bezpieczeństwo użytkowania i przechowywania. Badania nad zamiennikiem C-3 rozpoczęto przed 1950 r., ale nowy materiał, C-4, rozpoczął produkcję pilotażową dopiero w 1956 r. 31, 1958, przez Phillips Petroleum Company .

Charakterystyka i zastosowania

Kompozycja

Kompozycja C-4 używana przez Siły Zbrojne Stanów Zjednoczonych zawiera 91% RDX („Wybuchowy Departament Badań”, wybuchową nitroaminę ), związany mieszaniną 5,3% sebacynianu dioktylu (DOS) lub adypinianu dioktylu (DOA) jako plastyfikatora ( w celu zwiększenia plastyczności materiału wybuchowego), zagęszczony 2,1% poliizobutylenem (PIB, kauczuk syntetyczny ) jako spoiwem oraz 1,6% olejem mineralnym zwanym często „olejem procesowym”. Zamiast „oleju procesowego” do produkcji C-4 do użytku cywilnego stosuje się olej silnikowy o niskiej lepkości .

Brytyjski PE4 składa się z 88,0% RDX, 1,0% dioleinianu pentaerytrytu i 11,0% smaru litowego DG-29 (odpowiada 2,2% stearynianu litu i 8,8% oleju mineralnego BP ) jako spoiwa; taggant (2,3-dinitro-2,3-dimetylobutan, DMNB ) jest dodawany w ilości co najmniej 0,10% masy plastycznego materiału wybuchowego, typowo 1,0% masy. Nowszy PE7 składa się z 88,0% RDX, 1,0% taggantu DMNB i 11,0% spoiwa składającego się z polibutadienu zakończonego grupami hydroksylowymi o małej masie cząsteczkowej , wraz z przeciwutleniaczem i środkiem zapobiegającym twardnieniu spoiwa podczas długotrwałego przechowywania. PE8 składa się z 86,5% RDX, 1,0% taggantu DMNB i 12,5% spoiwa składającego się z sebacynianu di(2-etyloheksylu) zagęszczonego poliizobutylenem o wysokiej masie cząsteczkowej.

Dane techniczne według Departamentu Armii dla Kompozycji C-4 są następujące.

Teoretyczna maksymalna gęstość mieszanki, gramy na centymetr sześcienny 1,75
Gęstość nominalna , gramy na centymetr sześcienny 1.72658
Ciepło formowania , kalorie na gram -32.9 do -33.33
Maksymalne ciepło detonacji z ciekłą wodą, kilokalorie na gram 1,59 (6,7 MJ/kg)
Maksymalne ciepło detonacji z wodą gazową, kilokalorie na gram 1,40 (5,9 MJ/kg)
Pozostaje plastyczny bez wysięku, Celsjusz -57 do +77
Ciśnienie detonacji o gęstości 1,58 grama na centymetr sześcienny, kilobar 257

Produkcja

C-4 jest wytwarzany przez połączenie powyższych składników ze spoiwami rozpuszczonymi w rozpuszczalniku . Po zmieszaniu składników rozpuszczalnik jest ekstrahowany przez suszenie i filtrowanie. Ostateczny materiał to ciało stałe o barwie od brudnobiałej do jasnobrązowej, o fakturze przypominającej kit i przypominającej modelarkę oraz o wyraźnym zapachu oleju silnikowego. W zależności od jego przeznaczenia i producenta występują różnice w składzie C-4. Na przykład instrukcja techniczna armii amerykańskiej z 1990 r. stanowiła, że ​​kompozycja klasy IV C-4 składa się z 89,9 ± 1% RDX, 10 ± 1% poliizobutylenu i 0,2 ± 0,02% barwnika, który sam składa się w 90% z chromianu ołowiu i 10% lampa czarna . Klasy RDX A, B, E i H nadają się do stosowania w C-4. Klasy są mierzone przez granulację.

Proces produkcyjny Kompozycji C-4 określa, że ​​mokry RDX i spoiwo z tworzywa sztucznego są dodawane w kotle mieszającym ze stali nierdzewnej. Nazywa się to procesem powlekania zawiesiną wodną. Czajnik jest przewracany w celu uzyskania jednorodnej mieszanki. Ta mieszanina jest mokra i musi być wysuszona po przeniesieniu na tace do suszenia. Suszenie wymuszonym obiegiem powietrza przez 16 godzin w temperaturze od 50 °C do 60 °C jest zalecane w celu wyeliminowania nadmiaru wilgoci.

C-4 produkowane na użytek wojska USA, komercyjny C-4 (również produkowany w Stanach Zjednoczonych) i PE-4 z Wielkiej Brytanii mają swoje unikalne właściwości i nie są identyczne. Wykazano, że analityczne techniki spektrometrii mas jonów wtórnych czasu przelotu i spektroskopii fotoelektronów rentgenowskich umożliwiają rozróżnianie skończonych różnic w różnych źródłach C-4. Chemiczne, morfologiczne różnice strukturalne i zmienność stężeń atomowych są wykrywalne i możliwe do zdefiniowania.

Detonacja

Detonacja w odpornym na wybuchy pojemniku na śmieci przy użyciu dużego ładunku wybuchowego C-4.

C-4 jest bardzo stabilny i niewrażliwy na większość wstrząsów fizycznych. C-4 nie może zostać zdetonowany przez wystrzał lub upuszczenie go na twardą powierzchnię. Nie wybucha po podpaleniu lub wystawionym na działanie mikrofal . Detonację można zainicjować jedynie przez falę uderzeniową , na przykład w momencie wystrzelenia włożonego w nią detonatora. Podczas detonacji C-4 szybko rozkłada się, uwalniając tlenki azotu, wody i węgla oraz inne gazy. Detonacja przebiega z prędkością wybuchową 8092 m/s (26550 ft/s).

Główną zaletą C-4 jest to, że można go łatwo uformować w dowolny pożądany kształt, aby zmienić kierunek powstałej eksplozji. C4 ma wysoką zdolność cięcia. Na przykład, całkowite przecięcie 14-calowej (36 cm) belki dwuteowej zajmuje od 1,5 do 2 funtów (680 i 910 g) materiału C4, gdy jest prawidłowo nałożone na cienkie arkusze.

Formularz

C-4 zapakowany jako ładunki wyburzeniowe o standardowym rozmiarze M112. Czasami 16 bloków M112 jest używanych do stworzenia zespołu ładunku wyburzeniowego M183.

Klasa wojskowa C-4 jest zwykle pakowana jako blok rozbiórkowy M112 . Ładunek rozbiórkowy M112 jest prostokątnym blokiem kompozycji C-4 o długości około 51 mm x 38 mm i długości 280 mm i wadze 1,25 funta (570 g). M112 jest owinięty w czasami oliwkowy pojemnik z folii Mylar z samoprzylepną taśmą samoprzylepną na jednej powierzchni.

Bloki wyburzeniowe M112 z C-4 są powszechnie produkowane jako „zespół ładunku wyburzeniowego” M183, który składa się z 16 ładunków wyburzeniowych bloku M112 i czterech zestawów zalewania zapakowanych w wojskową walizkę transportową M85. M183 służy do pokonywania przeszkód lub burzenia dużych konstrukcji, gdzie wymagane są większe ładunki tornistrowe . Każdy zespół inicjujący zawiera 1,5 lub 6,1 m długości lontu detonującego, zmontowanego z zaciskami lontu detonującego i zakończonego na każdym końcu wzmacniaczem. Kiedy ładunek zostaje zdetonowany, materiał wybuchowy zamienia się w sprężony gaz. Gaz wywiera ciśnienie w postaci fali uderzeniowej, która niszczy cel poprzez cięcie, przebijanie lub kraterowanie.

Inne formy to ładunek liniowy do rozminowywania oraz M18A1 Claymore Mine .

Bezpieczeństwo

Kompozycja C-4 znajduje się w Karcie Charakterystyki Składników Niebezpiecznych Armii USA na arkuszu numer 00077. Testy udarności przeprowadzone przez wojsko USA wskazują, że kompozycja C-4 jest mniej wrażliwa niż kompozycja C-3 i jest dość niewrażliwa. Niewrażliwość przypisuje się zastosowaniu w swoim składzie dużej ilości spoiwa. Seria strzałów została oddana do fiolek zawierających C-4 w teście określanym jako „test kulowy karabinu”. Tylko 20% fiolek spłonęło i żadna nie wybuchła. Podczas gdy C-4 przeszedł testy na uderzenie pociskami i odłamkami armii w temperaturze otoczenia, nie przeszedł testów z bodźcem uderzeniowym, detonacją współczulną i strumieniem ładunków kumulacyjnych. Przeprowadzono dodatkowe testy, w tym „test tarcia wahadła”, w którym zmierzono pięciosekundową temperaturę wybuchu od 263°C do 290°C. Minimalny wymagany ładunek inicjujący to 0,2 grama azydku ołowiu lub 0,1 grama tetrylu . Wyniki testu cieplnego w temperaturze 100°C to: utrata 0,13% w ciągu pierwszych 48 godzin, brak strat w ciągu kolejnych 48 godzin i brak eksplozji w ciągu 100 godzin. Test stabilności próżniowej w 100°C daje 0,2 centymetra sześciennego gazu w ciągu 40 godzin. Kompozycja C-4 jest zasadniczo niehigroskopijna .

Wrażliwości na uderzenia C-4 są podobne do rozmiaru cząstek nitramine. Im są drobniejsze, tym lepiej pomagają amortyzować i tłumić wstrząsy. Stosując 3-nitrotriazol-5-on (NTO) lub 1,3,5-triamino-2,4,6-trinitrobenzen (TATB) (dostępny w dwóch rozmiarach cząstek (5 µm, 40 µm)), jako zamiennik RDX jest również w stanie poprawić stabilność bodźców termicznych, szokowych i uderzeniowych / tarcia; jednak TATB nie jest opłacalny, a NTO jest trudniejsze do zastosowania w procesie produkcyjnym.

Wartości testu czułości
podane przez armię amerykańską.
Test udarności z wagą 2 kg / PA APP (% TNT) >100
Test udarności z wagą 2 kg / BM APP (% TNT) Nie dotyczy
Test tarcia wahadła , procentowe eksplozje 0
Test pocisku z karabinu , eksplozje procentowe 20
Test temperatury wybuchu , stopnie Celsjusza 263 do 290
Minimalny ładunek detonujący, gram azydku ołowiu 0,2
Brisance mierzona testem piaskowym (% TNT) 116
Brisance mierzona testem wgniecenia płyty 115 do 130
Szybkość detonacji przy gęstości 1,59
Szybkość detonacji metrów na sekundę 8000
Procent testu wahadła balistycznego 130

Analiza

Toksyczność

C-4 ma toksyczny wpływ na ludzi po spożyciu. W ciągu kilku godzin dochodzi do wielu uogólnionych napadów, wymiotów i zmian w aktywności umysłowej. Obserwuje się silny związek z dysfunkcją ośrodkowego układu nerwowego . W przypadku połknięcia pacjentom można podać dawkę węgla aktywnego w celu zaadsorbowania części toksyn oraz haloperidol domięśniowo i diazepam dożylnie, aby pomóc pacjentowi kontrolować napady padaczkowe aż do ich ustąpienia. Jednak nie wiadomo, aby spożywanie niewielkich ilości C-4 powodowało jakiekolwiek długoterminowe upośledzenie.

Dochodzenie

Opakowanie na zapakowanym C-4 wskazuje, że został on oznaczony w celu łatwiejszego wykrycia. Nawet jeśli nie stosuje się znacznika, nadal można zastosować wyrafinowane metody kryminalistyczne w celu identyfikacji obecności C-4.

Jeśli C-4 jest oznaczony znacznikiem, takim jak DMNB, można go wykryć za pomocą detektora oparów wybuchowych, zanim zostanie zdetonowany. Do identyfikacji C-4 można zastosować różne metody analizy pozostałości materiałów wybuchowych. Obejmują one badanie mikroskopem optycznym i skaningową mikroskopię elektronową nieprzereagowanych materiałów wybuchowych, chemiczne testy punktowe, chromatografię cienkowarstwową , krystalografię rentgenowską oraz spektroskopię w podczerwieni produktów reakcji chemicznej wybuchu. Małe cząstki C-4 można łatwo zidentyfikować przez zmieszanie z kryształami tymolu i kilkoma kroplami kwasu siarkowego. Mieszanina stanie się różowa po dodaniu niewielkiej ilości alkoholu etylowego.

RDX ma wysoką dwójłomność , a inne składniki powszechnie występujące w C-4 są na ogół izotropowe ; umożliwia to zespołom medycyny sądowej wykrycie śladowych pozostałości na opuszkach palców osób, które mogły niedawno mieć kontakt ze związkiem. Jednak pozytywne wyniki są bardzo zmienne, a masa RDX może wynosić od 1,7 do 130  ng , każda analiza musi być przeprowadzana indywidualnie przy użyciu sprzętu powiększającego. Te poprzeczne światło spolaryzowane obrazy uzyskane z mikroskopowej analizy odcisku palca są analizowane Progowanie skali szarości w celu wzmocnienia kontrastu dla cząstek. Kontrast jest następnie odwracany w celu pokazania ciemnych cząstek RDX na jasnym tle. Względne liczby i pozycje cząstek RDX zostały zmierzone na podstawie serii 50 odcisków palców pozostawionych po pojedynczym odcisku kontaktowym.

Wojskowe i komercyjne C-4 są mieszane z różnymi olejami. Możliwe jest rozróżnienie tych źródeł, analizując ten olej za pomocą wysokotemperaturowej chromatografii gazowej – spektrometrii masowej . Olej i plastyfikator muszą być oddzielone od próbki C-4, zwykle przy użyciu niepolarnego rozpuszczalnika organicznego, takiego jak pentan, a następnie ekstrakcji plastyfikatora do fazy stałej na krzemionce. Ta metoda analizy jest ograniczona zmiennością produkcji i metodami dystrybucji.

Posługiwać się

wojna wietnamska

Żołnierze amerykańscy podczas wojny w Wietnamie czasami używali niewielkich ilości C-4 jako paliwa do ogrzewania racji żywnościowych, ponieważ pali się on, o ile nie zostanie zdetonowany przy użyciu inicjującego materiału wybuchowego . Jednak spalanie C-4 wytwarza trujące opary, a żołnierze są ostrzegani przed niebezpieczeństwem obrażeń ciała podczas używania plastikowych materiałów wybuchowych.

Wśród wojsk polowych w Wietnamie powszechnie wiadomo było, że spożycie niewielkiej ilości C-4 spowoduje " haj " podobny do etanolu. Inni spożywali C-4, zwykle pozyskiwany z kopalni Claymore , aby wywołać przejściową chorobę w nadziei, że zostaną zesłani na zwolnienie lekarskie.

Użyj w terroryzmie

Grupy terrorystyczne wykorzystywały C-4 na całym świecie w aktach terrorystycznych i rebelianckich, a także w terroryzmie wewnętrznym i państwowym .

Kompozycja C-4 jest zalecana w tradycyjnym programie nauczania materiałów wybuchowych Al-Kaidy . W październiku 2000 r. grupa użyła C-4 do ataku na USS Cole , zabijając 17 marynarzy. W 1996 roku terroryści z saudyjskiego Hezbollahu użyli C-4 do wysadzenia w powietrze Khobar Towers , kompleksu mieszkalnego dla wojska USA w Arabii Saudyjskiej . Kompozycja C-4 była również używana w improwizowanych ładunkach wybuchowych przez irackich powstańców .

Zobacz też

Bibliografia

Zewnętrzne linki