Бутылки с горючей смесью, или жидкостные гранаты именовали на фронте «коварной смесью», «коктейлем Молотова» или «коктейлем смерти». При всей их дешевизне и простоте изготовления они доказали свою эффективность во многих танковых сражениях Великой Отечественной войны. Бутылка с самовоспламеняющейся жидкостью, падая на твердое тело, разбивалась, жидкость разливалась и горела ярким пламенем до 3 мин., развивая температуру до 1000°С. При этом, будучи липкой, она прилипала к броне или залепляла смотровые щели, стекла, приборы наблюдения, ослепляла дымом экипаж, выкуривая его из танка и сжигая все внутри танка. Попадая на тело, капля горящей жидкости вызывала сильные, трудно заживаемые ожоги. Горючие смеси горели до 60 секунд с температурой до 800°С, выделяя черный дым. Они превращали наступавшие танки в груды обгорелого металла.
Бутылки хорошо сочетались с гранатами. Истребители танков практиковали такой прием: бросок противотанковой гранаты или связки гранат в ходовую часть танка, а после его остановки - бросок бутылки на корму. Зажигательные бутылки предназначались также для поражения ДОТов и ДЗОТов, живой силы в укрытиях и самолетов на стоянках. Бутылки быстро стали привычным средством партизан. Широко применялись они и в системе противотанковых и противопехотных заграждений. В оборонительных боях под Москвой использовали уже «огневые валы» и «поля». Огневые валы устраивали из различных горючих материалов и поджигали бутылками «КС». В минных полях зажигательные бутылки располагали в шахматном порядке в сочетании с противотанковыми минами. В середине войны распространилась практика создания «огненно - минных фугасов» - вокруг противотанковой мины по радиусу укладывалось около 20 бутылок, дававших при взрыве столб огня высотой до 8 м, поражая горящей жидкостью площадь около 300 м2. «Коктейль Молотова» остался уникальным русским рецептом.
Одновременно с зажигательными бутылками на полях сражений во время Великой Отечественной войны использовались и различные термитные зажигательные средства - шары, патроны, шашки. Их наиболее широко применяли партизаны, разведчики, штурмовые группы и авиация. Термит - смесь Fe3O4 c алюминиевым порошком. При поджигании этой смеси происходит бурная реакция с выделением большого количества теплоты: 8AI + 3Fe3O4 = 4AI2O3 + 9Fe + Q. Температура в зоне реакции достигает 3000°С. При такой высокой температуре плавится броня танков. Термитные снаряды и бомбы обладали большой разрушительной силой.
В годы войны в огромном количестве требовались взрывчатые вещества. Для их получения необходимы были такие вещества, как азотная кислота, толуол и другие ароматические углеводороды. Производство этих соединений было в экстренном порядке налажено на заводах Урала и Сибири. Так, уже в 1941 для получения тротила академик Ю.Г. Мамедалиев выполнил работу по синтезу толуола. Тротил со щелочами образует соли, которые легко взрываются при механических воздействиях, поэтому он оказался незаменим в производстве взрывчатых веществ, зарядов к разрывным снарядам, подводных мин, торпед. Во время Второй мировой войны его было произведено около 1 млн. т.
Взрывчатка в большом количестве нужна была также и для горнодобывающей промышленности. Особая роль во время войны отводилась качеству пороха.
На вооружении нашей армии использовалось два вида пороха: нитроцеллюлозный (бездымный) и черный (дымный). Основу первого составляет высокомолекулярное взрывчатое вещество нитроцеллюлоза, а второй представляет собой смесь нитрата калия (75%), угля (15%) и серы (10%). Реакция горения дымного пороха выражается уравнением:
+ 3C + S = N2 + 3CO2 + K2S + Q
Два продукта реакции: N2 и CO2 - газы, а сульфид калия - твёрдое вещество, образующее после взрыва дым. Источник кислорода при сгорании пороха - нитрат калия. Если сосуд, запаянный с одного конца, закрыт подвижным телом - ядром, то оно под напором пороховых газов выбрасывается. В этом проявляется метательное действие пороха. А если стенки сосуда, в котором находится порох, недостаточно прочны, то сосуд разрывается под действием пороховых газов на мелкие осколки, которые разлетаются вокруг с огромной кинетической энергией. Это бризантное действие пороха. На основе нитроцеллюлозных порохов нашими учёными были созданы новые разновидности бездымного пороха - балиститные пороха, которые служили топливом для реактивных снарядов, используемых грозными боевыми «катюшами» и знаменитыми штурмовиками ИЛ-2.
Для начинки гранат и разрывных пуль было создано новое взрывчатое вещество кордит, состоящее на 30% из нитроглицерина и 65% пироксилина (тринитрата целлюлозы):
В производстве патронов, артиллерийских снарядов, взрывчатых веществ, зажигательных смесей для миномётов использовались результаты исследований процессов взрыва, горения и детонации, проводимые, в частности, в Институте химической физики АН СССР под руководством Н.Н.Семёнова. Данные исследования были использованы при создании и совершенствовании кумулятивных снарядов, гранат и мин для борьбы с вражескими танками. Кумулятивные снаряды пробивали броню толщиной, равной их калибру, мины пробивали броню толщиной 200 мм .Эти снаряды были использованы в танковом сражении на Курской дуге. Личный вклад академика Семенова в обеспечение победы в войне всецело определялся разработанной им теорией цепных разветвленных реакций. Эта теория давала в руки химиков возможность ускорять реакции вплоть до образования взрывной лавины, замедлять их и даже останавливать на любой промежуточной стадии. Академик Петр Леонидович Капица специально для этих нужд придумал устройство для получения в неограниченном количестве жидкого кислорода из воздуха. Для получения взрывчатки достаточно было пропитать им опилки или торф и поджечь. Такой взрывчаткой в 1941 г начиняли даже авиационные бомбы на аэродромах.
Большой вклад в теорию взрывов, химию и технологию производства взрывчатых веществ и пороха внесли такие учёные, как Ю. Б. Харитон, Н. Д. Зелинский, С. С. Наметкин и многие другие. Благодаря им были созданы взрывчатые смеси на основе нитратов в качестве окислителей, такие как аммонит (смесь нитрата аммония с горючими добавками), аммотол (смесь нитрата алюминия с тринитротолуолом) и аммонал (смесь тринитротолуола с порошкообразным алюминием). При взрыве аммонала протекает следующая химическая реакция
NH4NO3 + 2AI = 3N2 + 6H2O + AI2O3 + Q
Алюминий, обладающий высокой теплотой сгорания, необходим в данном процессе для увеличения энергии взрыва.
Для увеличения бризантности фугасных авиабомб, мин и других снарядов химики непрерывно работали над повышением мощности взрывчатых веществ комбинации взрывчатых веществ с отравляющими и дымообразующими.
Химические вещества вводятся и в технику взрывания снарядов: например, химические взрыватели замедленного действия со сроком действия от нескольких минут до нескольких месяцев.
В состав металлической оболочки снарядов вводятся новые легирующие добавки, усиливающие или ослабляющие прочность оболочки, защищающие их от коррозии. Химики создавали защитные краски, маскирующие дымы разных цветов, горизонтальные и вертикальные дымовые завесы, позволяющие скрыть аэродромы, склады, самолёты в воздухе и корабли на море. Всё это непрерывно совершенствовалось и производилось в больших масштабах. Химики-органики успешно проводили исследования по улучшению свойств различных смазочных масел, ими был разработан метод получения авиационного топлива, малосернистых бензолов из высокосернистой нефти и др. Успешно был осуществлен оригинальный способ придания тканям огнестойкости и водоустойчивости.
.3 Содействие развитию металлургической, машиностроительной и оборонной промышленности
В области легких сплавов по рекомендации ученых удалось в сокращенные сроки приступить к изготовлению продукции важного оборонного значения; аналитики успешно внедрили новый метод ускоренного определения алюминия и магния. При содействии ученых на одном из заводов в очень короткие сроки была решена сложная проблема извлечения благородных металлов из промышленных отходов, которые до этого не использовались.
Уже в сентябре 1943 года в освобождённый Донбасс приехали группы учёных во главе с академиком И.П. Бардиным. Были разработаны конкретные предложения, направленные на налаживание производства чугуна, включая использование магнезиальных известняков в качестве флюсов, кислородного дутья, обогащения марганцевых руд и т. п.
Новые технологические решения были найдены также в производстве стали.
Физики - техники под руководством академика Н.Семенова помогали решать проблемы наземного транспорта, а также вопросы, связанные с повышением эффективности взрывчатых веществ. Нетрудно представить, какое значение в условиях войны имеет защита деревянных сооружений от огня. Советские физико-химики успешно решили и эту задачу: разработанный ими метод значительно улучшил огнезащитную пропитку дерева, в частности шпал.
. Органические соединения ртути, олова, свинца, сурьмы, мышьяка, висмута и др. применяются в качестве антидетонаторов, инсектицидов, лекарственных препаратов, синтетических высококачественных материалов. Несмеянов разработал методы ароматизации органических соединений, используемых в оборонной промышленности.
Георгий Владимирович Акимов с группой ученых создал сплав, не содержащий дефицитного кобальта - хромансиль. Этим была обеспечена длительная работа мощных двигателей и повышена скорость боевых самолетов.
Исследования, проведенные под руководством профессора Исаака Ильича Китайгородского, привели к созданию бронестекла, которое в 25 раз прочнее обычного стекла. Это позволило защитить прозрачной броней кабину штурмовика Ил- 2.
Великая Отечественная война имела тяжелые последствия для промышленности СССР. Стремительно наступавшие немецкие армии захватывали заводы, расположенные в западной части СССР и производящие военную технику. Спешная эвакуация позволила вывезти часть заводов из Киева, Минска, Одессы, Севастополя, Смоленска, Курска, Ленинграда на Урал, в Сибирь, Архангельск. Была поставлена важнейшая государственная задача: в короткие сроки наладить производство вооружения - танков, кораблей, подводных лодок, пушек, самолетов. Необходимо было решить целый ряд технологических задач:
разработать специальные стали для брони пушек, танков, самолетов;
наладить металлургическую отрасль промышленности для изготовления новых сталей;
создать высокопроизводительные способы соединения сталей;
изготовить оборудование в массовых масштабах для соединения и сборки конструкций - пушек, танков, самолетов.
За вторую мировую войну было израсходовано около 800 млн т стали на производство орудий, танков, бронепоездов, артиллерийских установок, военных кораблей. Потребовались стали со специальными свойствами: прочностью, вязкостью, ударной вязкостью (вязкость в процессе ударов снарядами, пулями). Для этого в состав стали вводили легирующие элементы, такие, как Ni, Cr, Мn, Ti.
Эти танки по сравнению со всеми немецкими танками имели лучшую подвижность, проходимость, большой запас хода, абсолютное превосходство в броне и вооружении.
Ведение войны требовало повышенного расхода алюминия. На Северном Урале в начале войны под руководством академика Д.В.Наливкина было открыто месторождение бокситов. К 1943 г. производство алюминия по сравнению с довоенным возросло в три раза.
До войны алюминий использовали при производстве бытовых изделий. В предвоенные годы возникла острая необходимость в создании легких металлосплавов для производства самолетов и некоторых частей корпусов кораблей и подводных лодок. Чистый алюминий, несмотря на легкость (= 2,7 г/см3), не обладал необходимыми для изготовления оболочек самолетов и конструкций кораблей прочностными свойствами - морозостойкостью, коррозийной стойкостью, ударной вязкостью, пластичностью. Многочисленные исследования советских ученых в 1940-е гг. позволили разработать сплавы на основе алюминия с примесями Mg, Мn, Cu, Ti. Некоторые из них подвергались термообработке и использовались при создании конструкций самолетов в конструкторских бюро С.А.Лавочкина, С.В.Ильюшина, А.Н.Туполева. Таким сплавом является дуралюмин (94% Al, 4% Cu, 0,5% Mg, 0,5% Mn, 0,5% Fe, 0,5% Si). В первых «Катюшах», управляемых ракетных снарядах, использовались сплавы Al-Mn и Al-Мg.
Активную помощь фронту в тылу оказали ученые Ленинградского политехнического института: они решали проблемы борьбы с обледенением самолетов, изготовили высокочастотный изоляционный материал и т.п
Высокую оценку получили оригинальные исследования И. Назарова по синтезу многочисленных новых производных винилацетилена, использованных в оптической, машиностроительной и других отраслях промышленности в качестве клеев. Применение этих клеев позволило скреплять в любых условиях металл с металлом, с деревом, стеклом, пластмассами и другими материалами
Разнообразные проблемы, актуальные для фронта и тыла, разрабатывали ученые под руководством академика Николая Николаевича Семенова. Их исследования помогали решать проблемы транспорта и повышения эффективности взрывчатых веществ, улучшения огнезащитной пропитки шпал. Ими был усовершенствован метод обработки деталей самолетов, достигнута экономия дефицитных хрома. Вклад академика Семенова в обеспечение победы в войне всецело определялся разработанной им теорией цепных разветвленных реакций. Эта теория давала в руки химиков возможность ускорять реакции вплоть до образования взрывной лавины, замедлять их и даже останавливать на любой промежуточной стадии. Новые достижения во время войны в том или ином виде использовались в производстве патронов, артиллерийских снарядов, взрывчатых веществ, зажигательных смесей для огнеметов. Были проведены исследования, посвященные вопросам отражения и столкновения ударных волн при взрывах. Результаты этих исследований были использованы уже в первый период войны при создании кумулятивных снарядов, гранат и мин для борьбы с вражескими танками
Особой страницей в истории советской науки является та, где запечатлён вклад в неё учёных героического Ленинграда в период 900-дневной блокады. Известно, какое значение для блокадного Ленинграда имела Дорога жизни, проложенная по льду Ладожского озера. Сколько подготовительных работ было проведено, прежде чем она начала действовать! Прежде всего, надо было выяснить свойства льда озера, условия его замерзания (состав воды, направления движения воды, льда, силу ветра и т.п.). Пригодились опыт исследовательской работы гидрохимиков, изучение физико-химических свойств различных материалов, режимов замерзания озёрной воды. Исследованием свойств льда занималась группа учёных Физико-технического института АН СССР под руководства член-корреспондента П.П. Кобеко, а в лаборатории холодильных машин Ленинградского холодильного института занимались изучением условий смерзания льда и металла (важно было выяснить, как «ремонтировать» дорогу при нарушении ледяного покрова). Тогда же занимались и созданием оксиликвитных взрывчатых веществ (жидкий кислород в смеси с органическими соединениями). Эти работы проводила группа учёных (И.И. Левин, Л.М. Розенфельд, Н.Н. Кошкин). Они назвали своё изобретение «оружие возмездия». Подвиг учёных Ленинграда, многие из которых не дожили до снятия блокады навсегда останется в памяти тех, кто жил в осаждённом городе, кто следил за его борьбой не только в нашей стране, но и за её пределами.