Každý, kdo se alespoň trochu zajímá o historii a vojenství, dříve či později narazí na zmínky o výbušninách. Nejen laik, ale i znalec historie může být zmaten, protože vyznat se v moderních výbušninách je velmi obtížné. Dávno pryč jsou časy, kdy na všechno stačil černý střelný prach. Současně s rozvojem ostatních technologií se objevovaly požadavky na stále výkonnější, ale i stále specializovanější trhaviny. Jednoduše řečeno – náplň letecké pumy musí mít jiné vlastnosti než náplň statické nálože a to, co jde požít v pumě, naopak nelze dát do dělostřeleckého granátu. Většina trhavin je směsí složitých chemických látek. Směsi, ač identické, se mohou v různých zemích používat pod různými obchodními názvy. A naopak se lze setkat i s tím, že z důvodů utajení se dvě různé směsi označovaly stejným jménem. Poslední kapkou do tohoto chaosu jsou chyby v literatuře, v té české navíc často způsobené špatným překladem. Tento článek by měl proto přinést podrobnější, ale stále ještě přehledné informace o moderních výbušninách. Protože se věnujeme historii, výrazem „moderní“ je myšleno cca do roku 1945.
Pomineme-li trhání černým prachem, nitroglycerinem, střelnou bavlnou, nebo později dynamitem, prvními skutečnými a moderními vojenskými trhavinami byly soli kyseliny pikrové, tedy trinitrofenolu (TNF). Jak napovídá název, jde o látku s kyselými vlastnostmi a s kovy poměrně snadno tvoří soli – které vesměs velice snadno detonují a mají vynikající iniciační schopnost. Již někdy od roku 1871 se v Británii a Americe začalo k plnění munice používat pikrátu draselného. Samotná kyselina pikrová se jako trhavina nepoužívala, ač byla dobře známa minimálně od XVIII. století. Teprve roku 1873 bylo zjištěno, že je možné jí přivést k detonaci rozbuškou. Díky návrhům Eugene Turpina z let 1885-1886 (francouzský a anglický patent z roku 1885, německý 1886, čísla patentů 167512, 15089, 38734) se rychle začalo šířit používání TNF (k prvním patřilo Německo, které je zavedlo pro plnění munice jako Grf 88 – Granatfüllung 1888, a pro ženijní účely jako Sprengkörper 1888). V Rusku v roce 1886 připravil Čelcov stabilní, dlouhodobě skladovatelnou trhavinu maisit. Jednalo se o směs pikrátu amonného a dusičnanu amonného v poměru 72,5÷27,5.TNF měl takřka „celosvětový monopol“ po dobu skoro dvaceti let, jeho nahrazování TNT bylo poměrně pomalé a široce se používal ještě za první války. Pravděpodobně jako první začali kyselinu pikrovou nahrazovat v Německu, kde bylo TNT zavedeno jako Füllpulver 1902 (Fp 02). Jenomže postupně s tím se také začaly objevovat další trhaviny, vesměs používané ve směsích (trinitroanisol, hexyl, trinitroxylen, trinitrokresol, dinitro- a trinitronaftalen, dinitrobenzen, později tetryl, pentrit, hexogen,…), takže žádná už nedosáhla „monopolu“ který měla kyselina pikrová.
Ve velkém se směsných trhavin prakticky začalo používat nejspíše za první světové války. Jednou z prvních byla již před válkou německá směs do hlavic torpéd (HEXANITE, zavedený buď v roce 1912 či dokonce už 1907), tavitelná směs tritolu a poměrně značně citlivého hexylu (ve směsi taje pouze TNT, práškový hexanitrodifenylamin tvoří v tavenině suspenzi). Rovněž se nejprve (než došlo k nahrazení TNF – trinitrofenolu, kyseliny pikrové – tritolem) hledaly nížetající směsi TNF s jinými trhavinami, aby nebylo nutné používat přehřátou páru. Kupř. směs 50 / 50 trinitrofenolu a trinitrokresolu taje v rozmezí 80-83 stupňů (při hustotě ztuhlé směsi 1,63 se udává detonační rychlost 7060 m/s, směsi trinitrofenolu a trinitrotoluenu MAT a PICRATOL, v poměru 60 /40 resp. 70 / 30 mají detonační rychlost 6900, resp. 7000 m/s). V SSSR zavedený STOP L, směs 95 % trinitrotoluenu a 5 % trinitroxylenu, taje při 74 stupních Celsia; ovšem za druhé války v Německu kvůli nedostatku toluenu používaná směs 80 % TNT a 20 % TNX taje okolo 77 stupňů (vedle využití dosud nezužitkovaného xylenu je německá výroba této směsi zajímavá i tím, že se přímo nitrovaly obě níženitrované složky současně, předem byl v uvedeném poměru smíšen mononitrotoluen a mononitroxylen a ty se pak výše nitrovaly společně ve dvou stupních; obdobně koncem druhé války v Německu společně nitrovali směs mononitroxylenu a dinitromethylanilinu, výsledkem byla v poměru 45 dílů / 50 dílů směs trinitroxylenu a tetrylu, k čemuž se ještě následně přimísilo 5 dílů již připraveného trinitrotoluenu, směs následně vypraná horkou vodou měla teplotu tání 80 stupňů Celsia a brizanci vyšší než TNT; u trinitroxylenu se uvádí výkon 95 % TNT, samotný taje při 170 stupních). Z nížetajících směsí lze také např. uvést za první války v Itálii používané směsi, jako byl výše zmíněný MAT (60 % trinitrofenol, 40 % trinitrotoluen) a MBT (60 % trinitrofenol, 40 % dinitrofenol), obě začínají tát asi při 55 stupních Celsia.
V Německu se také už za první války, vedle výše zmíněného TNT (Füllpulver 1902), používalo i méně výkonné náhradní směsi DiFp (trinitrotoluen a dinitrobenzen s dusičnanem amonným, či samotný dinitrobenzen, opět ve směsi s dusičnanem amonným), kupř. DiFp 60/40. V Německu se pak původně směs TNT a dusičnanu amonného (amatol, ammatol, britský amatol 40/60) používala pod názvem Fp 60/40 (Füllpulver 60/40).
Pravděpodobně nejznámější moderní výbušninou je trinitrotoluen (TNT). V předminulém odstavci bylo zmíněno nahrazování 1,3,5-trinitrofenolu (kyseliny pikrové) 2,4,6-trinitrotoluenem. Ten totiž má poněkud menší brizanci (max. detonační rychlost TNT se udává 6900 m/s, TNF se udává až 7500 m/s, z dalších autorů se nižší údaje pohybují v rozmezí 7100-7300 m/s; u pískové zkoušky se pro TNF udává výkon 104 % výkonu TNT, v balistickém moždíři 110-120 % výkonu TNT, podle měření výkonu v Trauzlově olověném válci – měří se objem dutiny – pak 102-110 % výkonu TNT, zatímco třeba u PETN a RDX se pro obě uváděl v Trauzlově válci relativní výkon 170 % trinitrofenolu). TNT pak je také méně citlivé při zkoušce padacím kladivem, zde se uvádí poměr 100:115 (podle pro tritol nejméně příznivého údaje). TNT (čisté) taje při teplotě někde mezi 80,65-80,85 stupně Celsia (podle různých autorů), ovšem technický produkt taje (zejména díky stopám izomerů TNT a nečistotám – jiným aromatickým nitrosloučeninám) při nižších teplotách – v nejvyšší kvalitě se požadovalo alespoň (je to různé, podle různých norem v různých zemích): V Polsku (I. 80,3 stupně, II. 80.0 stupně), v SSSR (GOST z roku 1946 – pro I. 80,2 stupně), v Anglii (1. – 80,0 stupně), v USA pak 80,2 stupně. Pro TNF se uvádí teplota tání 122,5 °C, technický produkt nikdy nesmí tát při teplotě nižší, než 120 stupňů Celsia. Předností TNT je dlouhodobá stálost (navíc je mimořádně stabilní i za vyšších teplot, při Abelově zkoušce vydrží dlouhodobou expozici 95 °C), takže vyrobenou je možno munici dlouhodobě skladovat. Je málo citlivý k nárazu i tření. Má nízkou chemickou reaktivnost (kupř. oproti TNF není kyselý, tudíž s kovy nevytváří třaskavé soli – TNF musí být v munici chráněn před přímým stykem s kovem, reaguje i za normálních teplot, kdy je trinitrofenol v tuhém stavu). Tritol sice je možné zapálit, ale poměrně obtížně. Při styku s plamenem TNT nejprve taje, hořet začíná teprve, když dosáhne teploty kolem 300 stupňů. Snadná je laborace litím (menší nálože se mohou lisovat – trhavina přitom je citlivější k iniciaci, což je důležité třeba pro počinové nálože; lití je zcela běžný způsob laborace TNT i jeho směsí – třeba RDX tvořící v roztaveném TNT suspenzi; netavitelné sypké směsi, kupř. amatoly s nízkým podílem TNT jako je amatol 80/20, se u větších ráží pak plní jedině šnekováním). Ovšem v litém stavu je TNT i jeho směsi poměrně málo citlivý, takže se musí používat počinových náloží (kupř. lisovaný TNT, CE, pentrit, hexogen, či jejich lisované směsi aj.), což ale může být z druhé strany výhodou, třeba u protipancéřové munice (rovněž citlivost k ostřelu je přijatelná). Vzhledem k nižší teplotě tání TNT lze směsi tavit v kotlích vyhřívaných horkou vodou, zatímco samotný TNF se musel tavit přehřátou parou (zvýšení teploty znamená bez výjimky vyšší citlivost vůči podnětům, i když tavenina ještě je hluboko pod teplotou, kdy by došlo ke vznícení, či kdy by v trhavině docházelo k chemickým změnám). Pro laboraci litím buďto jedna ze složek musí být poměrně nízký bod tání (což posléze bylo jedením z důvodů, které vedly k tak širokému rozšíření TNT) a ostatní složky tvoří ve směsi suspenzi. Popřípadě se vychází z kombinací trhavin, které tvoří eutektickou směs (v praxi přitom nemusí být volena směs s nejnižší teplotou tání, poměr složek může být upraven třeba podle příznivější kyslíkové bilance, či detonační rychlosti směsi, nebo velikosti dutiny ve zkušebním olověném válci – Trauzlově bloku; dalším z činitelů ovlivňujícím složení směsí může být relativní dostupnost výchozích surovin, zejména v případě značné spotřeby trhavin za války a výběru náhradních směsí). Například směs 55 TNT / 45 DNT taje v rozmezí 42-44 stupňů Celsia, zatímco směs 10 trinitrotoluen / 90 dinitrotoluen úplně taje při 65 stupních Celsia (ovšem taje ve větším rozmezí teplot, začátek je už při 39 stupních!). Ovšem směsi s příliš nízkou teplotou tání mohou v létě (či v tropech) jevit nevítanou snahu se „vypocovat,“ takže teploty tání směsí nižší než 60 – 50 stupňů Celsia nejsou alespoň u tavenin vojenských trhavin vítané.
S TNT úzce souvisí výroba dusíku a výroba nitrosloučenin, tedy v našem případě zejména brizantních vojenských trhavin. Zde je nepostradatelnou (pro nitraci trhavin) kyselina dusičná. Podle některých informací to vypadá, že v závěru obou světových válek některé válčící strany (v obou válkách mezi ně patřilo Německo) začaly trpět vážným nedostatkem nitrosloučenin, potažmo kyseliny dusičné – čili dusíku – pro jejich výrobu. A s tím se navíc objevil nedostatek dusičnanu amonného (syntetizuje se z amoniaku – připravovaného z vodíku a vzdušného dusíku – a z kyseliny dusičné – průmyslově vyráběné oxidací amoniaku), nejdůležitějšího donátoru kyslíku ve směsných trhavinách. Koncem války (ale již během roku 1944, nikoli až v závěrečných měsících či týdnech) docházelo k tomu, že bylo nutno volit sice méně brizantní, nicméně dostupnější směsi trhavin. Samotný trinitrotoluen byl nahrazován směsí trinitrotoluen / dinitrobenzen, trinitrotoluen / dinitrotoluen. I kvůli nižší spotřebě nitračních kyselin se používá stupňové nitrace (postupně mono-, dinitro- a trinitronitrotoluen, mono-, dinitro- a trinitrofenol, mono-, dinitronitrobenzen; ovšem z druhé strany při postupné nitraci klesá výtěžek bráno na toluen či fenol aj., kdy větší podíl „vyhoří“ během bočních reakcí v průběhu nitrace). Takže když se kyseliny dusičné nedostávalo, došlo k tomu, že trinitrotoluen byl z části nahrazován dinitrotoluenem a dinitrobenzenem, prostě alespoň část „donitrovali dříve“. Dokonce díky tomu také během roku 1944 došlo i na jinak široce používaný dusičnan amonný (součást amatolů a amonalů – směsi TNT s dusičnanem amonným, resp. TNT / dusičnan amonný / Al.), kdy byl – zcela – nahrazován jinými sloučeninami. Používaly se nejprve směsi 60% TNT / 40 % dusičnanu sodného, popř. křemičitanu draselného či křemičitanu sodného. – a nakonec došlo až na chlorid sodný; tyto se mísily s tritolem resp. jeho výše zmíněnými náhradními směsmi. Jedinou předností – ve chvíli, kdy pro plnění munice nebylo dost TNT, aby zcela nahradilo amatol a dusičnan amonný chyběl vůbec – bylo, že konstrukce munice mohla zůstat nezměněna, protože podstatně se nezměnila konzistence směsi ani měrná hustota a tím ani hmotnost laborované nálože, i když tato tímto samozřejmě značně pozbyla na účinku.
Někoho by mohlo překvapit, že se prakticky nepoužívá různých nitrobenzenů – benzen je nejrozšířenější složkou z uhelného dehtu (a j.) získávaného technického benzolu (hlavními složkami jsou benzen, toluen a xylen). Jednak benzen i jeho nitrosloučeniny jsou nejtoxičtější ze všech aromatů. A navíc, resp. hlavně, přímo jde nitrovat (s přijatelným výtěžkem) pouze nejvýše dinitrobenzen – ten se uplatnil pouze za války jako náhradní trhavina ve směsích, je nejbrizantnější z dinitroderivátů aromatů -, trinitrobenzen (je výkonnější než TNT, není citlivý a má přijatelnou stabilitu) je nutné složitě syntetizovat přes jiné výchozí suroviny (třeba tzv. pikrylchlorid, tedy 1-chlor-2,4,6-trinitrobenzen čili trinitrochlorbenzen; z chlorbenzenů byl prakticky použit jako trhavina, a to jen za první války Američany, jedině dichlordinitrobenzen, pod názvem PARAZOL; kvůli přílišné ceně výchozí suroviny pro nitraci také nebyl nikdy používán 1,3,5-trichlor-2,4,6-trinitrobenzen). Jinak existuje a již před druhou válkou bylo známo bezpočet nitrosloučenin, ovšem mnohdy (i když často jsou výkonnější než TNT i TNF) příliš snadno hydrolyzují, či mají jiné nedostatky (buďto pro komplikovanou syntézu, či vysokou cenu výchozích surovin – třeba trichlorbenzen jako výchozí surovina pro nitraci výše zmíněného trinitrotrichlorbenzenu – a nebo, jak bylo zmíněno, výsledná látka nebyla dlouhodobě skladovatelná, kupř. protože snadno podléhala hydrolýze, což se týká všech tetranitro- a vyšších nitrosloučnin aromatů). Namátkou můžeme zmínit hexanitrodifenyl, nitrohexanol (pentanitrát tetramethylolcyklohexanol), tetranitrotoluen, trinitroanilin, tetranitroanilin, pentanitroanilin, tetranitrobenzen a hexanitrobenzen. Běžně se pak za druhé války z brizantních trhavin s přijatelnou cenou vedle TNT používalo zejména trinitroanisolu, hexylu, tetrylu, pentritu a hexogenu. Dále nalezneme zmínky o používání trinitrokresolu (ve Francii jeko Cresylite; opět kyselá reakce, používal se i trinitrokresolát amonný), trinitroxylenu, či dokonce dinitronaftalenu, trinitronaftalenu (TN, TNN, trinal, výkonem je srovnatelný s dinitrobenzenem) a tetranitronaftalenu.
Do dělostřelecké munice se používaly i trhaviny tzv. flegmatizované (již koncem XIX. století se zjistilo, že i tzv. manipulačně bezpečný trinitrofenol je příliš citlivý k rázu, kterému je trhavina vystavena v protipancéřové dělostřelecké munici), kupř. ve Francii se začala používat trhavina MP (melinite paraffiné), obsahující 88 % trinitrofenolu a 12 % parafinu (ovšem parafin není, díky své nepolární struktuře, příliš vhodným flegatizátorem). V Německu se už před první válkou protipancéřové střelivo námořního dělostřelectva plnilo trinitrotoluenem, flegmatizovaným přídavkem 6 % tzv. montánního vosku. (Flegmatizace – viz i poznámky v závěru.)
Stručný přehled:
Trhaviny
* TNT, tritol, trotyl, trinitrotoluol, trinitrotoluen, 2,4,6-trinitrotoluen…
* RDX, Cyclonite, T4, hexogen, 1,3,5-cyklotrimethylentrinitramin
do směsných trhavin, do plastických trhavin, počinové náložky, sekundární náplně rozbušek;
díky vysoké detonační rychlosti vhodný do kumulativních náloží;
* hexyl, sym-hexyl, dipikrylamin, hexanitrodifenylamin, HND, 2,4,6,2′,4′,6′-hexanitrodifenylamin (135 % výkonu TNT)
* tetryl, tetralit, CE, tetranitromethylanilin, 2,4,6-trinitrofenyl-N-methylnitramin (130 % TNT)
za druhé války v počinových náložkách (snadný roznět tetrylu rozbuškou, počinka pak iniciuje – přenese detonaci – hlavní trhavou náplň z méně citlivé trhaviny), coby součást směsi tetrytol do pozemních PT či protipěchotních min a ženijních náložek.
* EDNA, Haleite, ethylen-N,N‘-dinitramin (Trauzlova zkouška – 134 % TNT, 129 % TNF)
za II. války používán USA
* pentrit, PETN, nitropenta, pentaerythrittetranitrát,
Trauzlova zkouška – výkon jako u RDX; citlivý na roznět rozbuškou i v silně flegmatizovamém stavu; citlivější k nárazu než RDX a chemicky méně stabilní než RDX, díky čemuž se za II. války používal méně, než RDX;
za druhé války se používal v sekundárních náplních rozbušek a v počinových náplních (buď samotný nebo ve směsi s TNT, pod názvem pentolit), v Německu pak samotný v munici malé ráže (třeba v munici 20mm kanónů), v silně flegmatizovaném stavu (10 % tzv. montánního vosku). Flegmatizátory (vosky, parafiny, vazelina), údajně nejúčinnějším „přírodním“ flegmatizátorem je, díky své výrazně polární struktuře, tzv. montánní vosk (získává se z uhlí; kupř. včelí vosk také zdaleka nemá takový účinek).
* kyselina pikrová, trinitrofenol, TNF, šimose, lyddite,
* pikrát amonný (explosive D, v USA jako DUNNITE pro protipancéřovou munici)
* trinitroanisol, TNA
Široce používán za první války v Německu, kde z části nahrazoval nedostatkový TNT; za II. války používán snad už jen (ale široce, lze to přirovnat snad k používání TNT u ostatních válčících stran) pouze v Japonsku.
Směsi do leteckých pum, námořních min, hlubinných pum, demoličních náloží a jiné —
picratol (TNT / pikrát amonný), používán v USA vedle „Dunnite“, tavitelná směs
tritonal (80 % TNT, 20 % Al.)
minol (67 % TNT, 22 % dusičnan amonný, 11 % Al. / 48 % TNT, 42 % dusičnan amonný, 10 % Al.)
minol II (40 % TNT, 40 % dusičnan amonný, 20 % Al.)
torpex (42 % RDX, 40 % TNT, 18 % Al.), ve směsi taje pouze TNT
cyklotol, hexolit 60/40 (60 % RDX, 40 % TNT)
hexolit 50/50 (50% RDX, 50 % TNT)
hexolit 30/70 (30 % RDX, 70 % TNT)
trialen 105, hexolit-Al-1, hexal-1 (70 % TNT, 15 % RDX, 15 % Al.)
trialen 106 (50 % TNT, 25 % RDX, 25 % Al.)
hexal-25 (71 % RDX, 25 % Al., 4 % flegmatizátor) údajně náplň hlavic německých V2
hexolit-Al-B (60 % TNT, 20 % RDX, 20 % Al.)
hexolit-Al-C (40 % TNT, 30 % RDX, 30 % Al.)
pentolit 20/80 (20 % pentrit, 80 % TNT)
pentolit 50/50 (50 % pentrit, 50 % TNT)
tetrytol (70 % tetryl, 30 % TNT), bod tání 68 stupňů, v USA do min a ženijních náložek
S-6 (40 % TNT, 30 % hexyl, 20 % dinitrodifenylamin, 10 % Al.)
anisal (60 % trinitroanisol, 40 % Al.)
KMA (40 % TNT, 30 % hexyl, 20 % dinitronaftalen, 10 % Al.), lisovaná
MARIN (60 % TNT, 40 % hexyl)
MARINAL (61,8 % TNT, 23 % hexyl, 15,2 % Al.)
amatol 40/60 (40 % dusičnan amonný, 60 % TNT)
amatol 50/50 (50 % dusičnan amonný, 50 % TNT)
amatol 60/40 (60 % dusičnan amonný, 40 % TNT)
amatol 40 (50 % dinitroanisol, 35 % dusičnan amonný, 15 % RDX), údajně náplň německých V1
amonal 1 (34 % TNT, 50 % dusičnan amonný, 16 % Al.)
Trhaviny za II. války v Japonsku —
91 trinitroanisol (TNA)
92 trinitrotoluen (TNT)
94M (60 % TNA, 40 % RDX)
96H (60 % trinitroanisol, 40 % pentrit)
97H (60 % TNT, 40 % hexyl)
98H2 (60 % TNA, 40 % hexyl)
E (60 % TNA, 40 % dusičnan amonný)
Torpéda —
italská torpéda – TNT, směs 60 % TNT 20 % hexogen 20 % Al., ASN (70 % dusičnan amonný, 10 % dicyandiamide, 20 % pentrit), německé SW18 a SW36;
německá torpéda – WWI, HEXANITE – 60 % TNT 40 % hexyl (používáno od roku 1907), WWII, SW18 50 % TNT 24 % hexyl 15 % Al., SW36 67 % TNT, 8 % hexyl 25 % Al., SW39 45 % TNT 5 % hexyl 30 % dusičnan amonný 20 % Al., SW39a 50 % TNT 10 % hexyl 5 % dusičnan amonný 35 % Al.;
japonská torpéda trinitroanisol (typ 91), WWII TNT 60 % 40 % hexyl (typ 97), B (60 % TNT, 24 % hexyl, 16 % Al.)
Použité zdroje úmyslně neuvádíme.
Autorem textu je Radek Svoboda, redakční úpravy provedl a úvod napsal Vladislav Patera.
