Благодаря своим уникальным адсорбирующим свойствам специально подготовленный уголь нашел широкое применение в борьбе с различными известными на тот момент отравляющими веществами. Вскоре Н. Д. Зелинский разработал метод получения еще более эффективного адсорбента – активированного угля.
Противогаз Зелинского-Кумманта
Первая мировая война стала знаменательным событием в истории, четко разделившим довоенные и послевоенные времена. Ужасы, сопровождавшие эти годы, были поистине шокирующими. На фронтах столкнулись армии всех крупных мировых держав того времени, и в процессе битв были задействованы новые виды вооружений, ранее не известные человечеству. Среди этих новых средств массового уничтожения особенно выделялись газовые атаки.
Распыление газа в сторону противника, которое предшествовало основным наступательным действиям, реализовывалось с использованием специального оборудования.
Применение отравляющих веществ в начале войны еще укладывалось в рамки неформальных «джентльменских правил» военного ведения. Первые химические атаки осуществлялись с использованием слезоточивого газа, который имел раздражающее действие. Однако с углублением войны, которая перерастала в позиционный конфликт, все большее количество военных поддерживало использование более смертоносных веществ. В центре этой политики применения стоял хлор, 168 тонн которого немецкая армия распылила 22 апреля 1915 года в борьбе с французскими войсками недалеко от бельгийского города Ипр. Этот населенный пункт стал символом первых химических атак: 12 июля 1917 года немцы использовали горчичный газ, который после этого сражения получил название «иприт». В ответ на это французские химики начали массово снабжать свою армию фосгеном, который, вопреки своей невидимости, проявлял коварство в виде отсроченных последствий: солдаты, подвергшиеся его действию, продолжали сражаться, но на следующий день умирали или становились инвалидами. Использование хлора, имевшего ярко-ушкурный зеленый цвет, усиливало его влияние на мораль противника. В ответ на вид ползущего облака отравляющего газа, противник часто оставлял свои позиции, испытывая подавляющий страх. Даже зрелище клубов газа, окутанных в ядовито-зеленый цвет, особенно деморализовало солдат.
Одним из ярких исключений из общего панического бегства перед газом стал штурм русской крепости Осовец. Ранним утром 24 июля (6 августа) 1915 года 30 немецких баллонных батарей, дождавшись благоприятного ветра, начали распыление смеси хлора и брома в сторону крепости. После газовой атаки немцы начали без сопротивления захватывать русские позиции. Но несмотря на серьезные потери, тяжело раненные русские солдаты и офицеры начали контратаку. Газ пробуждал в защитниках крепости такой ярости и агрессии, что они смели немецкие отряды, что в истории охарактеризовали как «атака мертвецов». Эта победа хоть и временная, отразила волевую силу русских защитников. В конечном счете, немцы смогли занять крепость, но русские солдаты при отступлении разрушили множество зданий и укреплений. Примечательно, что немецкая армия впервые применила отравляющие вещества на восточном фронте в 1915 году в районе Болимова.
Появление газовых атак вынудило военные круги срочно разрабатывать защитные средства. Сначала позиции не располагались в низинах, так как именно они наиболее подвержены хлору, так как этот газ тяжелее воздуха. С целью нейтрализовать хлор, многие солдаты начали обматывать лица мокрыми повязками. Помимо этого, в немецкие части начали поступать ватно-марлевые респираторы. Кроме того, армия также получила бутылки с раствором соды, который помогал смягчить дыхание. Английские войска начали использовать дымовые шлемы, которые также известны под названием «Шлем Гипо» или «Шлем Р». Это были фланелевые мешки с прозрачным окном или стеклами, позволяющими вести бой в условиях химической опасности. Русская армия пользовалась масками химического комитета Главного артиллерийского управления, разработанными инженером Н.Т. Прокофьевым. Эти маски имели защитные свойства, усиленные пропиткой уротропином, предложенной профессором В.М. Горбенко, который позволял поглощать до одного грамма фосгена. Металлические очки вставлялись в многослойные ткани, пропитанные жидкостью с добавлением уротропина, глицерина, поташа и гипосульфита. Шлем Р и маска Прокофьева уже заметно приближались к военному противогазу, производство которого на тот момент ни одна страна не наладила.
Изобретатели противогаза
За разработку защитного устройства, неуместно сокращаемого до противогаза Зелинского, отвечали в 1915 году два российских учёных-химика. Основу теории заложил Николай Дмитриевич Зелинский, на который легла значительная часть ответственности за создание защитных средств.
Столетием позже Николай Дмитриевич заметен в истории Приднестровской Молдавской Республики, поскольку он родился в Тирасполе, который сегодня является столицей непризнанного государства, рассматриваемого большинством мировых держав как часть Молдавии. Раннее детство Н. Д. Зелинского, появившегося на свет 25 января (6 февраля) 1861 года, прошло у бабушки в деревне, так как оба его родителя погибли от эпидемии туберкулеза. Судьбоносным для него стало поступление на естественное отделение физико-математического факультета Новороссийского университета. После окончания учебы в 1884 году, талантливого юношу оставили при университете и отправили в Германию для получения знаний у европейских ученых. Именно там Зелинский столкнулся с опасными отравляющими веществами: в лаборатории В. Мейера (Гёттинген, Нижняя Саксония) он получил ожоги рук и легких из-за дихлорэтилсульфида (впоследствии известного как иприт). По совету Д. И. Менделеева, который высоко оценил достижения молодого ученого, его пригласили в Москву. С этого момента вся жизнь Зелинского была связана с Московским университетом, за исключением 1911-1917 годов, когда он переехал в Санкт-Петербург, не согласившись с политикой министра народа просвещения Л.А. Кассо. Основным ориентиром его исследований была нефть и инновации в производстве топлива. В петербургский период своей жизни он разработал угольный противогаз. Вторая фигура в этом процессе, инженер Эмонд Куммант, работал на резиновом заводе «Треугольник», специализировавшемся на производстве резиновых изделий, таких как галоши, шины и непромокаемые ткани. После отделения Польши от Российской империи Куммант вернулся на родину, где продолжил заниматься изобретениями.
С чего все началось
В разгар Первой мировой войны, противостояние между Тройственным союзом (Германия и Австро-Венгрия) и Антантой (Великобритания, Франция и Российская Империя) обострялось. Невозможно было говорить о серьезных военно-стратегических успехах ни одной из сторон. Чтобы изменить ход войны, 22 апреля 1915 года, недалеко от бельгийского города Ипр, немецкие войска, нарушая международные нормы (включая Гаагскую конвенцию 1899 года), осуществили первую в истории химическую атаку, распустив желто-зеленое облако. Около пяти часов вечера солдаты Антанты обнаружили, что это облако приближается. Как позже выяснилось, Германия выпустила около 160–180 тонн хлора. В результате этой химической атаки погибло 5 тысяч солдат, еще 15 тысяч получили ранения, из которых половина впоследствии осталась инвалидами.
Для защиты своих солдат немецкие войска использовали пропитанные хлорсодержащими растворами марлевые повязки. В ответ на это страны Антанты также начали массово шить аналогичные повязки. Однако в последующих атаках (независимо от международного осуждения, немецкая армия продолжала применять химическое оружие) стали появляться также другие газы, такие как фосген, против которого простые повязки были неэффективны. Таким образом, параллельно с фронтом развернулась научная война, где химики из Великобритании, Франции и России занялись поисками веществ, способных защитить солдат от отравляющих газов. Наилучшее решение предложил профессор Николай Зелинский.
Как придумали противогаз
Отвечая за разработку средства защиты, Николай Зелинский проявил необычайную активность. Его стремление было вызвано не только научным интересом или патриотизмом, но также личной трагедией: его собственный опыт отравления на практике заставил его сосредоточиться на создании эффективного противогаза. После учёбы в Новороссийском университете, где он стал стипендиатом, Зелинский отправился на стажировку в Германию, где работал под руководством немецких профессоров и занимался синтезом органических соединений, включая тиофен. В процессе работы он впервые столкнулся с ядовитыми газами: в ходе эксперимента, когда он синтезировал дихлордиэтилсульфид, он получил серьезные химические ожоги, что в будущем бросило тень на его исследования. Со временем это же вещество было использовано в химических атаках во время Первой мировой войны, и Зелинский чувствовал, что несет ответственность за эту трагедию.
Начав разработку защитного средства, Зелинский изучал письма с фронта, в которых солдаты сообщали о том, что тем, кто дышал через землю или заворачивался в шинели, удавалось выжить. Анализируя эти письма, он пришел к выводу, что для эффективной защиты необходимо использовать физико-химический процесс адсорбции. По его мнению, использование активированного угля – древесного угля, подвергнутого двойному обжиганию – лучше всего подходит для фильтрации воздуха при химических атаках. Эксперименты подтвердили, что тяжелые частицы газов задерживаются в толще угля, в то время как легкий кислород проходит сквозь фильтр без труда.
Первые испытания фильтров в герметически закрытых помещениях с распыленными газами проводили как сами сотрудники лаборатории Зелинского, так и он сам: по первости они входили в помещения с кусочками угля, завернутыми в носовые платки, а позже — с жестяными коробками, заполненными углем различных форм. Таким образом был создан главный элемент противогаза. Инженер-технолог Михаил Куммант предложил использовать эластичную резиновую маску, которая могла бы плотно прилегать к лицу, что стало значительным шагом вперед. Главным преимуществом предложенного Куммантом решения было то, что маска легко растягивалась и приспосабливалась к любой форме головы. Результатом объединения жестяной коробки с активированным углем и эластичной маски стал первый в мире противогаз, впоследствии получивший название противогаза Зелинского-Кумманта.
Война
С началом Первой мировой войны человечество стало активно применять все доступные, в том числе ранее не использовавшиеся, средства уничтожения. Использовались аэропланы, танки, бронемашины, тяжелая артиллерия и дирижабли — все, что могло оказаться полезным на поле боя.
Атака мертвецов. Источник: http://www.rv.ru
К 1915 году к войне присоединились боевые газы. Наиболее известным стало применение немцами отравляющего газа против французских войск недалеко от реки Ипр. Распущенный из баллонов, этот газ привел к ужасным последствиям во французских окопах и оказал довольно сильное psychological влияние на солдат. Ипрский фронт был занят немцами.
Имели место и случаи применения газа немцами против русских войск, например, 31 мая 1915 года недалеко от Варшавы и 6 августа в районе крепости Осовец. Русские воины понесли значительные потери, но в отличие от французов защитники Осовца, как и солдаты 217-го Ковровского и 218-го Горбатовского полков под Варшавой, удержали свои позиции и не отступили. Более того, в Осовце наши бойцы совершили подвиг, который вошел в историю как «Атака мертвецов».
Противогаз
С этого момента в военных и научных кругах всех государств, участвующих в конфликте, начался активный поиск средств защиты от отравляющих веществ. Первоначально использовались примитивные решения – марлевые повязки или куски ткани, пропитанные различными растворами, но эффективность этих средств была крайне низкой. Армия также прибегала к такому примитивному методу, как зарывание в землю или обматывание головы шинелью.
Импровизированные маски на французских солдатах. Источник: http://press.lv
Здесь на авансцену выходит видный химик Николай Зелинский. Он знал о том, как солдаты использовали шинели и землю для защиты. Как упоминалось ранее, его опыты с отравляющими газами, случившиеся во время учебной практики в Германии у известного химика В. Мейера, заложили основу для его дальнейших изысканий, которые привели к созданию эффективного противогаза.
Несмотря на первоначальное недовольство высокопоставленных военных, таких как принц Александр Ольденбургский, курировавший военную медицину, Зелинский и его напарник Сергей Степанов, чей сын служил на фронте и попал под газовую атаку, начали свою работу по созданию эффективных абсорбирующих средств. Принятые меры по наращиванию технологий и процедура начались в условиях постоянных потерь на фронте. К ученым присоединился В. Садиков, и к концу 1915 года со значительными экспериментами на себе они пришли к решению по улучшению активированных углей. Несмотря на препятствия, которые ставил Ольденбургский, изобретение противогаза было завершено.
Сложность заключалась уже не в фильтре, а в конструкции маски, которая не всегда плотно прилегала к лицу. На одном из совещаний, где присутствовал А. Ольденбургский, технолог старейшего резинового завода «Треугольник» Э. Куммант предложил помочь ученым и быстро разработал маску. Чтобы продемонстрировать работоспособность изобретения, Зелинский провел испытания, находясь в комнате, заполненной газом, в течение полутора часов в присутствии всех высших должностных лиц и лично А. Ольденбургского.
Император Николай II одобрил производство противогазов, и к концу 1916 года в армию было поставлено более 11 миллионов противогазов Зелинского-Кумманта.
История создания
Вооруженные силы Красной Армии использовали противогазы.
Вопрос создания более эффективных защитных средств стал особенно актуальным после майской газовой атаки, осуществленной немцами в 1915 году, которая унесла жизни более 8 тысяч солдат, а еще 2 тысячи умерли в последующие дни.
На тот момент за эвакуацию и санитарную обстановку в войсках отвечал принц Александр Петрович Ольденбургский, прославившийся открытием Института экспериментальной медицины в Санкт-Петербурге. Он поручил химику В.Н. Ипатьеву провести работу по созданию эффективных реагентов против газов.
Ольденбургский также обратился к различным женским обществам в гимназиях и монастырях с просьбой о помощи в создании самодельных марлевых повязок. Каждая из этих организаций разрабатывала свои образцы масок и организовывала их массовое производство. На первых порах контролирующие органы отсутствовали, так как не складывалось единого мнения о том, какой именно должна быть эта маска и из каких материалов она должна быть изготовлена.
Значительно послужило делу изобретение Николая Дмитриевича Зелинского, состоявшего на тот момент в Петербурге и на филиале министерства финансов. В начале XX века он пришел к выводу использовать обычный уголь для фильтрации воздуха. Проведя множество экспериментов с его различными образцами, Зелинский подтвердил, что активированный уголь может эффективно задерживать и поглощать опасные газы.
Дополнительная информация: История средств защиты дыхания. Респираторы и противогазы.
Наилучших результатов ученый достиг при использовании угля, который подвергался повторному обжигу (активированный уголь). Все основные испытания были проведены в специально оборудованном помещении министерства финансов.
Суть опытов заключалась в следующем: в изолированное помещение вводилась опасная концентрация серного газа, затем к этому помещению допускались люди с надетыми на них марлевыми масками. Эти маски обладали несколькими слоями, между которыми находился обработанный уголь. Наилучший результат достигался при плотном облегании самодельных масок к лицу испытуемого.
О своих достижениях Н.Д. Зелинский доложил на экстренном собрании специальной комиссии по защите от газовых атак в Санкт-Петербурге. Позже он выступил с докладом в Москве. Члены комиссии пришли к единогласному решению начать массовое производство противогазов на основе угля, так как в России не испытывалось недостатка в этом полезном ископаемом.
Конструкция нового устройства представляла собой прямоугольную коробку, верхняя часть которой была снабжена резиновым шлемом. Внутри коробки располагались металлические сетки, между ними и помещались угольные гранулы, изготовленные методом Зелинского.
Вдох и выдох осуществлялись исключительно через специальный фильтр. При этом устройство следовало носить сбоку на шее, что позволяло быстро приводить его в действие.
Зимой 1915 года было проверено, что фильтры, изготовленные таким образом, являются наиболее эффективным средством защиты от агрессивного воздействия газов. На следующий год изобретение было представлено царскому двору, однако массовое производство противогазов не было налажено.
Ошибки ученых
Процесс создания защитных средств был непростым и присущим ему ошибкам. Многие проблемы превратились в фатальные. Как уже упоминали, одной из острых задач стал поиск нейтрализующих реагентов. Учёным необходимо было найти такие вещества, которые:
- действительно нейтрализовали бы отравляющие газы;
- были безвредны для человека;
- были недороги в производстве.
На роль универсального средства назначали самые разные вещества, но из-за недостатка времени на глубокие исследования, которую психически не позволяла практикующая сторона, часто предлагались не полностью изученные вещества. Одним из главных аргументов обычно оказывалась экономическая сторона вопроса. Порой вещество признавалось эффективным лишь потому, что его проще было использовать для снабжения армии.
После первых химических атак военнослужащие стали обеспечиваться марлевыми повязками. Производством их занимались различные организации, включая общественные. Однако отсутствовали какие-либо инструкции по изготовлению, поэтому в войска поступали маски, которые зачастую не обеспечивали должной защиты из-за герметичности. Фильтрующие способности таких масок вызывали много вопросов. Одной из серьезнейших ошибок стало применение гипосульфита натрия в качестве активного реагента. Это соединение, реагируя с хлором, выделяло диоксид серы, который не только вызывал удушье, но также вызывал химические ожоги дыхательных путей. Кроме того, этот реагент абсолютно не подходил против органических отравляющих веществ, применяемых противником.
Открытие нейтрализующего действия уротропина помогло решить некоторые проблемы. Однако даже в таком случае проблема неплотного прилегания маски оставалась актуальной. Боевому солдату требовалось постоянно прижимать маску руками, что сделало нем возможным активно вести бой.
Изобретение Зелинского-Кумманта стало ключом к решению целого ряда, казавшихся неразрешимыми, задач.
Интересные факты
- Одним из первых прообразов противогаза в России стали стеклянные колпаки с гибкими шлангами, применяемые при золотых работах на куполах Исаакиевского собора в Санкт-Петербурге в 1838 году.
- Во время Первой мировой войны также были разработаны специальные противогазы для лошадей и собак. Эти образцы продолжали модифицироваться до середины XX века.
- К 1916 году прототипы противогазов были уже у всех воюющих стран.
Совершенствование защитных приборов происходило параллельно, а постоянное поступление военных трофеев способствовало быстрому, хотя и непреднамеренному обмену идеями и технологиями.
В следующем видео вы найдете дополнительную информацию об истории создания противогаза.
