ลูกระเบิดทำงานอย่างไร ฟิสิกส์ราชมงคล

ลูกระเบิดเป็นอาวุธชนิดหนึ่งที่ทหารชอบใช้ในสงครามมาเป็นเวลานานหลายร้อยปีมาแล้ว เชื่อกันว่าต้นกำเนิดมาจากประเทศจีน เพราะเป็นประเทศแรกที่รู้จักใช้ดินปืนซึ่งเป็นส่วนประกอบที่สำคัญยิ่งของลูกระเบิด ภายหลัง ประมาณคริสตวรรษที่ 15 และ 16 คนยุโรปจึงได้นำมาดัดแปลงเป็นลูกระเบิดมีทั้งลูกระเบิดมือ และลูกระเบิดที่ยิงด้วยปืน

ลูกระเบิดในยุคต้น ภาชนะภายนอกทำด้วยโลหะเช่นเหล็กหล่อโดยภายในบรรจุด้วยดินปืน ผู้ใช้เพียงแต่แกะสลักออกและรีบขว้างออกไปให้เร็วที่สุดเท่าที่จะทำได้ แต่ถ้าพลาดก็จะระเบิดคามือผู้ขว้าง ซึ่งในยุคแรกจะพบได้บ่อยครั้ง อย่างไรก็ตามได้มีการพัฒนาและปรับปรุงแก้ไขตลอด พอถึงคริสตวรรษที่ 18 ลูกระเบิดเป็นที่นิยมมากสำหรับพวกทหารราบ โดยเฉพาะในสงครามโลกครั้งที่ 1 ทหารราบจะใช้ลูกระเบิดมือโยน เพื่อหยุดพวกยานยนต์หุ้มเกราะหรือรถถัง หรือไม่ก็หลบอยู่ในมุมและแอบปาลูกระเบิดไปยังศัตรู โดยไม่ให้ศัตรูเห็นตัว พอถึงจุดนี้ต้องขอขอบคุณระบบจุดระเบิดสมัยใหม่ ที่ทำให้ลูกระเบิดเหล่านี้ใช้ได้อย่างค่อนข้างปลอดภัย และขณะเดียวกัน ต้องขอตำหนิด้วยเช่นกัน ที่พวกผู้ก่อการร้ายหรือพวกจิตวิปริตก็นิยมนำไปใช้ เพราะการใช้ง่ายและสะดวกนั่นเอง

เราจะนำคุณเข้าไปดูภายในของลูกระเบิดกันว่า มีกลไกพิเศษพิศดารอย่างไร ก่อนที่ลูกระเบิดมันจะระเบิดออกมา

ทหารสาธิตการขว้างระเบิด

หลักการพื้นฐานของลูกระเบิด

เราสามารถพูดได้ว่า ลูกระเบิด เป็นระเบิดชนิดหนึ่งในระเบิดหลายๆชนิดที่ใช้ได้ในระยะใกล้ หลักการพื้นฐานของลูกระเบิดนั้นง่ายมาก โดยภายในจะบรรจุสารระเบิด พวกดินปืน หรือ ไนโตรกลีเซอรีน เป็นต้น สารพวกนี้เมื่อได้รับการจุดระเบิดเล็กๆขึ้นมันจะระเบิดตัวเองอย่างรุนแรงขึ้นมา มีสารหลายชนิดที่นำมาทำระเบิด ขึ้นอยู่กับว่าผู้ใช้มีจุดประสงค์ต้องการทำลายอะไร อย่างเช่น สารระเบิดบางชนิดให้ควัน แต่บางชนิดให้ไฟ และบางชนิดให้ทั้งควันและไฟ และมีบางชนิดอันตรายมาก ให้ควันพิษออกมา

ระบบการจุดระเบิดมีมากมายหลากหลายประเภท แต่ที่พบกันทั่วไป แยกออกเป็น 2 ประเภทใหญ่คือ

1. Time delay grenade(ไทม์ดีเลย์ กรีเนท) ลูกระเบิดแบบหน่วงเวลา

2. Impact grenade (อิมแพคกรีเนท) ลูกระเบิดแบบกระแทก

ระบบการระเบิดทั้งสองแบบถูกออกแบบอย่างดี เพื่อให้ผู้ใช้ปลอดภัย โดยระเบิดพวกนี้จะระเบิดก็ต่อเมื่อห่างจากผู้ขว้างหรือผู้ยิงไประยะหนึ่งแล้ว โดยระบบแบบกระแทก ลูกระเบิดจะต้องกระแทกกับของแข็งด้วยความเร็วสูงระดับหนึ่งก่อนจึงจะระเบิด ส่วนระบบการหน่วงเวลา ภายในมีกลไกพิเศษ ซึ่งสามารถหน่วงเวลาได้ระยะหนึ่งจึงจะระเบิด ซึ่งปกติจะใช้เวลา 4 วินาที

ทั้งระเบิดแบบหน่วงเวลาและกระแทก เราสามารถทำเองได้ง่ายที่สุดในบ้าน โดยหาขวดแก้วอะไรก็ได้มาขวดหนึ่ง นำของเหลวที่จุดระเบิดได้ง่าย บรรจุลงไปในขวด นำฝามาปิด ให้เจาะรู แล้วแยงผ้าผืนเล็กลงไปในรูจนถึงของเหลวนั้น เสร็จแล้วถ้าต้องการจะใช้ ให้จุดไฟที่ผ้า เว้นระยะไว้สักระยะหนึ่งและขว้างออกไป ขณะที่มันกำลังลอยตัวอยู่ ไฟที่ผ้าจะมีเวลาพอที่จะจุดระเบิดให้กับของเหลว เมื่อขวดกระทบกับพื้นและแตกออก มันจะระเบิดอย่างรุนแรง ทั้งของเหลว และเศษขวดจะกระจายออก เป็นบริเวณกว้าง ระเบิดแบบนี้ มีชื่อเรียกว่า ระเบิดขวด นักศึกษาหัวรุนแรงหลายประเทศชอบใช้กัน ระบบง่ายๆทั้งสองระบบรวมอยู่ในระเบิดขวดนั่นเอง แต่ไม่ค่อยปลอดภัย จึงมักเกิดอุบัติเหตุ เช่นเกิดการระเบิดขึ้นได้เองก่อนจะขว้างออกไป จึงได้มีการพัฒนาในวงการทหารอย่างต่อเนื่อง ซึ่งการระเบิดจะต้องปลอดภัยและมีระบบที่เสถียรภาพมากกว่านี้

ลูกระเบิดแบบหน่วงเวลา

ลูกระเบิดประเภทนี้ เป็นที่นิยมมากในวงการทหาร เรารู้จักกันว่า ลูกระเบิดมือ จุดมุ่งหมายแรกสุดในการใช้ลูกระเบิดมือคือการฆ่า หรือหยุดยั้งศัตรู ให้เร็วที่สุดเท่าที่จะทำได้ และเพื่อให้เกิดอำนาจการทำลายสูงสุด ภายในของลูกระเบิดมือจะบรรจุชิ้นส่วนโลหะ ซึ่งจะกระจายตัวออกทุกทิศทุกทางเมื่อมันเกิดการระเบิดขึ้น

ทหารสาธิตการขว้างระเบิดมือที่ถูกต้อง

คำว่า grenade (กรีเนท) หรือลูกระเบิดมือ ใช้กันในฝรั่งเศสเมื่อคริสตวรรษที่ 16 ซึ่งตอนนั้นไม่ได้ใช้คำว่า grenade แต่ใช้เป็นคำว่า grenadier เป็นคำรวมของคำว่า grenade กับ คำว่า soldier ซึ่งแปลว่าทหาร พอถึงคริสตวรรษที่ 20 มีการทำลูกระเบิดมือกันมากเพื่อใช้ในสงคราม โดยมีลักษณะคล้ายน้อยหน่า จึงนำคำว่า grenade มาใช้ใหม่

ลูกระเบิดมือที่ใช้ในสงครามโลกครั้งที่ 1 และครั้งที่ 2 ถูกออกแบบให้ทนทานต่อสภาวะอากาศต่างๆ เช่นความร้อน ความเย็น เป็นต้น และจะต้องง่ายต่อการผลิต ระบบการหน่วงเวลาซึ่งเป็นที่นิยมกันคือระบบทางเมคคานิกส์ หรือทางกล ดังรูปข้างล่างนี้ ใช้ในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 1

คำศัพท์ภายในรูปภาพ

Safety Pin : สลักนิรภัย Striker : เข็มกระแทก Filling Hole : รูบรรจุสารระเบิด Stiker Spring : สปริงดันเข็มกระแทก Explosive Material : สารระเบิด Chemical Delay : สารเคมีหน่วงเวลา Serrated Cast Iron Shell : เปลือกทำด้วยเหล็กหล่อ Detonator : ตัวจุดระเบิด Stiker Lever : คานงัดเข็มกระแทก

ภาพต่อไปนี้ถ้าไม่สามารถมองเห็นได้ให้ดาวโลด Flash จะเห็นขั้นตอนการระเบิดได้อย่างชัดเจนโดยการกด PULL THE SAFTY PINS

เปลือกภายนอกของลูกระเบิดมือทำด้วยเหล็กหล่อ ภายในบรรจุสารระเบิด มีระบบจุดระเบิดโดยใช้เข็มกระแทก และเจาะรูใส่สารระเบิดด้านบน การจุดระเบิดเริ่มต้นจากสปริง ซึ่งจะคอยดันตัวเข็มกระแทกให้พุ่งเข้าหา Percussion cap แต่ที่ยังไม่พุ่งลงมาก็เพราะว่า คานด้านนอกงัดเข็มกระแทกไว้อยู่ โดยมีห่วงสลักนิรภัย คอยดันไม่ให้คานกระดก เมื่อผู้ใช้ดึงห่วงนิรภัยออก ขั้นตอนการระเบิดเริ่มต้นขึ้น ดังต่อไปนี้

เมื่อไม่มีคานยันร่องเข็มด้านบนไว้ สปริงจะดันเข็มให้พุ่งไปที่ Percussion cap (เพอร์คัดชั่นแคป) โดยหัวเข็มจะกระแทกเข้ากับแคปนี้ เกิดการสปาร์กเล็กๆขี้น
การสปาร์กคือ เกิดประกายไฟขึ้น ประกายไฟนี้จะไปจุดสารเคมีใต้แคปให้เกิดการเผาไหม้วิ่งไปตามทางโค้งซึ่งจะใช้เวลาประมาณ 4 วินาที จึงจะไปถึงตัวจุดระเบิด
ตัวจุดระเบิด ทำเป็นแคปซูลขนาดเล็ก ภายในบรรจุสารไวไฟ เมื่อสารเคมีไหม้มาถึง ตัวจุดระเบิดจะติดไฟและเกิดการระเบิดเล็กๆขึ้น
สารระเบิดรอบๆ เกิดการระเบิดขึ้น ลูกระเบิดทั้งลูกแตกออกเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อย
ถ้าผู้ผลิตต้องการให้เกิดอำนาจการทำลายที่สูง พวกเขาจะใส่โลหะชิ้นเล็กๆลงไปพร้อมกับสารระเบิด โลหะชิ้นเล็กๆนี้จะกระจายออกไปทุกทิศทุกทาง ดังนั้นถ้าการอำนาจการทำลายที่สูงกว่านี้อีก ก็ให้ใส่ เส้นลวด ผงโลหะ หรือสารที่ทำให้เกิดควันพิษ จะทำให้การระเบิดมีความน่ากลัวกว่าการระเบิดธรรมดาหลายเท่านัก

ลูกระเบิดแบบหน่วงเวลาโดยรวมแล้วมีประสิทธิภาพมาก แต่มีข้อด้อยอยู่มากเหมือนกัน ปัญหาใหญ่ข้อหนึ่งก็คือ เราไม่สามารถกำหนดเวลาการระเบิดให้มีความแน่นอนได้ เพราะการไหม้ของสารเคมี ยากที่จะควบคุมให้มีความเสถียรภาพ ดังนั้นเวลาการไหม้ของสารเคมี ที่คำนวณกันว่าน่าจะเป็น 4 วินาที อาจจะมีการเปลี่ยนแปลงจาก 2 ถึง 6 วินาที และยังมีปัญหาใหญ่อีกประการหนึ่งคือ ขณะที่ผู้ใช้ขว้างลูกระเบิดออกไปที่ศัตรูนั้น ในช่วงเวลาที่เกิดการหน่วง และยังไม่มีการระเบิด ศัตรูมีโอกาสเข้ามาชาร์จถึงตัวได้ หรืออาจจะพอมีเวลาหยิบลูกระเบิดที่ผู้ขว้างไปนั้น ขว้างกลับมาก็เป็นไปได้

ด้วยเหตุผลนี้นี่เอง จึงอาจจะต้องเปลี่ยนการใช้ระเบิดแบบหน่วงเวลาไปเป็นแบบกระแทกแทน เพราะระเบิดแบบกระแทกนี้ ศัตรูไม่มีโอกาสเลยในการขว้างกลับ เรามาดูหลักการของลูกระเบิดแบบนี้กัน

ลูกระเบิดแบบกระแทก

ลูกระเบิดแบบนี้ จะระเบิดทันที เมื่อมันกระทบกับพื้นดิน โดยปกติทหารไม่จำเป็นจะต้องขว้างลูกระเบิดประเภทนี้แบบเดียวกับระเบิดมือ แต่ใช้เครื่องยิงลูกระเบิดแทนได้ เพื่อทำให้ลูกระเบิดมีความเร็วที่สูงพอ และให้มีการควงหรือหมุนด้วย

ในวงการทหารมักนิยมนำเครื่องยิงลูกระเบิดติดกับปืนไรเฟิล ภายในจะใช้แก๊สแรงดันสูงอัดให้ลูกระเบิดพุ่งตัวออกมา

ทหารใช้ปืน M-16 เล็งไปยังเป้าหมาย โดยติดเครื่องยิงลูกระเบิดไว้ด้านล่างของตัวปืน

ประเทศรัสเซีย ได้ออกแบบ ระบบจรวดที่ใช้ในการยิงลูกระเบิดซึ่งมีความแน่นอนและแม่นยำมาก นักรบชาวอัฟกานิสถาน (อัลคาดา) และทหารในหลายประเทศเป็นลูกค้าของรัสเซีย

แผนภาพข้างล่างแสดงถึงกลไกของลูกระเบิดแบบแรงกระแทก

คำศัพท์ภายในรูปภาพ

Impact Trigger : หัวกระแทก Firing Pin : เข็มจุดระเบิด Weighted Pins : น้ำหนัก Detonator : ตัวจุดระเบิด Flight Fin : ปีก Main Explosive Material : สารระเบิด

ลูกระเบิดถูกออกแบบโดยใช้หลักอากาศพลศาสตร์ เพื่อลดแรงต้านของอากาศ จึงมีลักษณะเรียว แหลมที่หัว หัวกระแทกที่อยู่ทางด้านหน้า จะพุ่งกระทบเข้ากับเป้าหมาย อัดเข็มจุดระเบิดให้พุ่งเข้าไปข้างใน แต่ข้อพิเศษของระเบิดลักษณะนี้คือ ถ้าลูกกระสุนไม่มีการหมุนคือวางไว้เฉย หรือตกลงพื้น เข็มจุดระเบิดจะไม่สามารถกระแทกไปถึง Percussion cap และทำให้เกิดการระเบิดได้ หัวใจการระเบิดแบบนี้อยู่ที่การหมุน เมื่อมันถูกยิงออกจากเครื่องยิง ปีกจะกางออก ตำแหน่ง และลักษณะของปีกถูกออกแบบมาเป็นพิเศษ เพื่อจะทำให้ลูกกระสุนหมุนควง หรืออาจจะเซาะร่องในกระบอกที่ใช้ยิงให้เป็นเกลียว เมื่อกระสุนถูกยิงออกมามันก็สามารถควงสว่านได้เช่นเดียวกัน

การหมุนควงสว่านของลูกระเบิดทำให้เกิดแรงสู่ศูนย์กลาง ซึ่งจะผลักหรือดันน้ำหนักให้ออกจากแนวรัศมี เมื่อน้ำหนักถูกดันออกไป ตัวจุดระเบิดที่ถูกน้ำหนักกดและงัดไว้ จะถูกสปริงดันออกมาข้างหน้า แต่ยังไม่ระเบิด เพราะเข็มจุดระเบิดยังไม่กระแทกถูก รอจนกระทั่ง หัวไปกระแทกกับของแข็ง และยุบตัวลงมา กดเข็มจุดระเบิดกระแทกเข้ากับ Percussion cap ทำให้เกิดการระเบิดเล็กๆขึ้น ไปกระตุ้นสารระเบิดทั้งลูกให้ระเบิดขึ้นตาม

ภาพต่อไปนี้ถ้าไม่สามารถมองเห็นได้ให้ดาวโลด Flash จะเห็นขั้นตอนการระเบิดได้อย่างชัดเจนโดยการกด CLICK HERE TO LAUNCH

มีแนวคิดการจุดระเบิดมากมาย หลากหลายโหล แต่ว่าจะออกแบบพิศดารแค่ไหนก็ตาม ล้วนมีหลักการพื้นฐานเหมือนกัน ในอนาคต ระบบกลไกการจุดระเบิดจะถูกแทนที่ด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์เกือบทั้งหมด ยกตัวอย่าง ระบบหน่วงเวลา จะใช้นาฬิกาดิจิตอล และระบบไฟฟ้าเช่น รีเลย์ ควบคุมเข็มจุดระเบิดแทน เมื่อผู้ใช้ถอดสลักนิรภัยออก ระบบอิเล็กทรอนิกส์จะเริ่มทำให้นาฬิกาดิจิตอลนับเวลา เมื่อถึงเวลาที่ตั้งไว้ ระบบไฟฟ้าจะส่งสัญญาณให้รีเลย์ปล่อยเข็มจุดระเบิดพุ่งเข้าไปชนกับ Percussion cap ด้วยการใช้ระบบอิเล็กทรอนิกส์ จะช่วยให้การหน่วงเวลามีความแม่นยำและแน่นอนมาก

การใช้ระบบไฟฟ้าเข้ามาช่วยในระบบจุดระเบิด เป็นจุดเปลี่ยนที่สำคัญยิ่งสำหรับลูกระเบิดสมัยใหม่ และเมื่อมีการใช้เซนเซอร์ไฟฟ้า และคอมพิวเตอร์เข้ามาด้วยแล้ว ทำให้ผู้ใช้สามารถโปรแกรม ให้มันไประเบิดที่ตรงไหน หรือเวลาใดก็ได้ ความถูกต้องแม่นยำนั้นเหนือคาดคิด

ถ้าคุณต้องการเรียนรู้การทำลูกระเบิดให้ละเอียดมากกว่าที่คุณเห็นในบทความนี้ คุณสามารถกดเข้าไปในลิงค์เกี่ยวข้องข้างล่างได้ อย่างไรก็ตามโฮมเพจหน้านี้ไม่ได้สนับสนุนให้สร้างระเบิดแต่อย่างใด เพียงแต่บอกหลักการพื้นฐานให้ทราบไว้แต่เพียงเท่านั้น ซึ่งอนาคตไม่แน่คุณอาจจะได้พบกับมันในรูปแบบใดรูปแบบหนึ่งก็ได้

รูปร่างของลูกระเบิดมือแบบต่างๆ

เครื่องยิงลูกระเบิดสามารถยิงต่อเนื่องเป็นชุดได้