Tong hop cemina (1254556), страница 13
Текст из файла (страница 13)
В ходе расчетов используются следующие показатели:
-вид и количество взрывчатого вещества (ВВ);
-условия взрыва;
-расстояние от места взрыва до места оценки его последствий;
-параметры ударной волны;
-степень повреждения (разрушения) зданий, сооружений, техники или степень поражения людей.
Для проведения расчетов разработано и представлено в технической литературе значительное количество функциональных зависимостей, которые связывают между собой эти показатели. Конкретный вид расчетных соотношений, выражающих эти функциональные зависимости, определяется условиями взрыва, к которым относятся: тип ВВ (конденсированное ВВ, газовоздушные смеси, пылевоздушные смеси и др.), место взрыва (воздушный, наземный или заглубленный взрыв), наличие преград, отражающих ударную волну и другие условия.
Разные авторы предлагают разные виды функциональных зависимостей для определения одних и тех же показателей, позволяющие получить либо большую точность, либо простоту, либо какие - нибудь другие преимущества при проведении расчетов. Поэтому при выборе того или иного соотношения для проведения расчетов следует особое внимание обращать на систему ограничений, определяющих возможность его использования.
Настоящий курс лекций не предусматривает подробного рассмотрения всего многообразия вариантов проведения расчетов для различных условий взрыва и поражающих факторов. Далее будут рассматриваться только приближенные методы проведения расчетов, связанные с наиболее распространенными типами взрывов конденсированных ВВ и ГВС в открытом, не замкнутом пространстве. Из числа поражающих факторов взрыва будет рассматриваться только воздушная ударная волна.
2. РАСЧЕТНЫЕ СООТНОШЕНИЯ ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРИ РЕШЕНИИ ЗАДАЧ.
2.1. Тротиловый эквивалент массы ВВ.
Количество взрывчатого вещества или его массу МВВ при проведении расчетов выражают через тротиловый эквивалент МТ. Тротиловый эквивалент представляет собой массу тротила, при взрыве которой выделяется столько же энергии, сколько выделится при взрыве заданного количества конкретного ВВ. Значение тротилового эквивалента определяется по соотношению:
MT = k MBB (1)
где: MBB - масса взрывчатого вещества;
k - коэффициент приведения взрывчатого вещества к тротилу (см. таблицу Б1).
Таблица Б1
Значения коэффициента k приведения взрывчатого вещества к тротилу
ВВ | Тротил | Тритонал | Гексоген | ТЭН | Аммонал | Порох | ТНРС | Тетрил |
k | 1.0 | 1.53 | 1.30 | 1.39 | 0.99 | 0.66 | 0.39 | 1.15 |
ТНРС - Тринитрорезорцинат свинца
Выражение (1) составлено для взрыва, при котором ударная волна распространяется во все стороны от точки взрыва беспрепятственно, т.е. в виде сферы. Очень часто на практике взрыв происходит на некоторой поверхности, например, на земле. При этом ударная волна распространяется в воздухе в виде полусферы.
Для взрывов на абсолютно твердой поверхности вся выделившаяся при взрыве энергия распространяется в пределах полусферы и, следовательно, значение массы взрывающегося вещества как бы удваивается (в определенных случаях можно говорить о сложении прямой и отраженной волны).
Для взрыва на не абсолютно твердой поверхности, например, часть энергии расходуется на образование воронки. Учет этого расхода выполняется с помощью коэффициента η, значения которого приведены в таблице 2. Чем меньше подстилающая поверхность позволяет затрачивать энергию на образование воронки, тем ближе значение коэффициента η к 1. Другой предельный случай соответствует ситуации, когда подстилающая поверхность беспрепятственно пропускает энергию взрыва, например при взрыве в воздухе. В этом случае значение коэффициента равно η = 0.5.
С учетом изложенного значение MT в общем случае определяется по формуле:
MT = 2 η k MВВ (2)
Выражение (2) для взрыва в воздухе, то есть при η =0.5, принимает вид (1).
Таблица Б2
Значения коэффициента η , учитывающего характер подстилающей поверхности
Поверхность | Металл | Бетон | Асфальт | Дерево | Грунт |
η | 1.0 | 0.95 | 0.9 | 0.8 | 0.6 |
Тротиловый эквивалент при взрыве ГВС
При расчете тротилового эквивалента для ГВС
MT = 2 k η MВ = 2 MВ Q/ Q T, где (2а)
MВ - масса вещества, взрывающегося в составе облака ГВС, кг; Q - теплота, выджеляющаяся при сгорании данного вещества, кДж/кг; Q T - теплота взрыва тротила (4250 кДж/кг) и
η = 1, т.е в предположении, что энергия взрыва полусферического облака ПОЛНОСТЬЮ
отражена поверхностью, над которой это облако образовалось.
Значение MВ определяется соотношением
MВ = σ M ХР, где (2б)
MХР, - масса вещества, находившегося в хранилище до образования облака (до аварии); кг;
σ – коэффициент, зависящий от способа хранения вещества, показывающий
долю вещества, переходящую при аварии в газ;
σ =1 – для газов при атмосферном давлении; σ =0,5 – для сжиженных газов, хранящихся под давлением; σ =0,1 – для сжиженных газов, хранящихся изотермически;
(Сжиженные природные газы хранятся только в низкотемпературных (изотермических) резервуарах.
ИЗОТЕРМИЧЕСКИЙ РЕЗЕРВУАР – технологическая ёмкость, предназначенная для хранения и транспортирования сжиженных газов при давлении, близком к атмосферному, и при низкой постоянной отрицательной температуре.)
σ =0,02-0,07 – для растекшихся ЛВЖ.
2.2. Закон подобия при взрывах.
Расчеты параметров ударной волны основываются на использовании соотношения, связывающего параметры взрывов разной мощности. Таким соотношением является закон подобия кубического корня. Этот закон привел к введению в практику оценки последствий взрыва специального параметра – приведенного радиуса взрыва.
Рассмотрим эти понятия. Согласно закону подобия значения параметров ударной волны для взрыва некоторой мощности можно пересчитать для взрывов других мощностей, пользуясь выражениями закона подобия.
Предположим произведено ДВА взрыва в разных местах и в разное время, и производится измерение параметров ударных волн от первого взрыва в точке 1 и от второго взрыва в точке 2.
Закон подобия утверждает, что если параметры волны в точке 1 равны параметрами волны в точке 2, то справедливо следующее соотношение
, и
, (3)
где: R2,R1 - расстояния (в м) от центров двух взрывов до некоторых точек 1 и 2, в которых параметры ударной волны этих взрывов равны между собой; MT2, MT1 - масса зарядов (точнее: тротиловые эквиваленты масс зарядов); τ2, τ 1 - время с момента взрыва до прихода ударной волны в эти точки.
Выражение (3) можно представить в виде:
.
Использование величины закон подобия можно сформулировать в виде: если параметры двух взрывов в соответственных точках совпадают, то приведенные радиусы взрывов равны.
Отсюда можно использовать практическую расчетную формулу
где - приведенный радиус взрыва (в условных единицах, не в метрах)
/ широко используется в различных расчетных соотношениях для определения
параметров ударной волны взрыва,
R - расстояние от центра взрыва до некоторой точки, м.
. МТ - тротиловый эквивалент массы взрывающегося вещества МВ , кг.
3.Расчетные соотношения, используемые при решении задач.
3.1. Оценка параметров ударной волны при взрыве конденсированных ВВ.
Давление ∆P для свободно распространяющейся сферической воздушной ударной волны убывает по мере удаления от места взрыва. Поэтому расчет его значений обычно проводится на основании соотношений, в которых давление является функцией двух аргументов - массы ВВ и расстояния от места взрыва.
Сложность разработки и последующего использования таких аналитических выражений определяется следующим обстоятельством. Скорость спада значения ∆P по мере удаления от места взрыва изменяется за счет влияния на ударную волну среды, в которой она распространяется. Чем больше расстояние от места взрыва, тем сильнее искажается характер изменения давления во фронте ударной волны. Для двух ударных волн, которые при одинаковых условиях распространения в некоторый момент времени имели одно и тоже значение ∆P, в последующие моменты значения ∆P будут отличаться, если предыстория распространения этих волн была разной. Следовательно расчетные соотношения для определения значений ∆P в эти последующие моменты также должны быть разными.
По изложенным причинам в технической литературе представлен достаточно широкий спектр расчетных соотношений для определения значений∆P, каждое из которых имеет свою сферу применения и назначение. Например, для воздушного взрыва, для наземного взрыва, для малых расстояний от места взрыва, для значительных расстояний от места взрыва, для относительно небольших зарядов ВВ, для крупных зарядов ВВ и т.д.
Базовым соотношением при расчетах избыточного давления во фронте волны∆PФ по известным данным приведенного радиуса взрыва , (прямая задача) используемым при аварийных взрывах, принято (эмпирическое) соотношение, полученное на основании обработки большого статистического материала отечественным исследователем М.А.Садовским.
Основное эмпирическое «уравнение (формула) Садовского » широко используется при проведении практических расчетов как для наземных, так и для воздушных взрывов и имеет вид
где ∆PФ - избыточного давления во фронте волны, кПа, - приведенный радиус (безразмерный), определяемый по ф-ле (4).