tema6_1 (951278), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Период + называется фазой сжатия, а - - фазой разрежения. Колебания давления врассматриваемой точке продолжаются и дальше, однако при оценке последствий взрывов их не принимают во внимание вследствие незначительности амплитуды.По мере удаления от места взрыва происходит постепенное “затухание” ударнойволны. При этом уменьшаются амплитуды Pф иP, крутизна скачка и крутизна спададавления, увеличиваются интервалы + и -, уменьшается скорость распространенияударной волны и она постепенно трансформируется в звуковую. Скорость “затухания”ударной волны зависит от состояния среды, в которой эта волна распространяется, и отрасстояния до места взрыва.Тема «Аварии на взрывоопасных объектах»УдельныйP8им-пульсP(tPф)PфPot+-Рисунок 1.

Изменение давления в некоторой точке пространства при прохождении через нее ударной волны.Важной характеристикой ударной волны, во многом определяющей ее воздействие, например на здания и сооружения, является удельный импульс i. Удельный импульс характеризует суммарное воздействие избыточного давления на площадку единичного размера за время + . Он числено равен площади под кривой избыточного давления на рисунке 1.При встрече ударной волны с препятствием, например со стеной здания, давлениевблизи от отражающей поверхности препятствия возрастает в несколько раз. Степеньроста амплитуды зависит от угла наклона отражающей поверхности к направлению распространения ударной волны и от состояния среды у отражающей поверхности.Поражающее действие ударной волны характеризуется также давлением скоростного напора PСК.

Скоростной напор возникает вследствие того, что частички воздухаво всех точках фронта ударной волны совершают резкое смещение по направлению отцентра взрыва, а затем в обратную сторону. Тело, находящееся на пути смещения частицвоздуха, испытывает силовое воздействие, представляющее собой векторную величину.Направление вектора совпадает с направлением распространения ударной волны, а егодлина пропорциональна площади проекции тела на плоскость, перпендикулярнуюнаправлению вектора.Скоростной напор вызывает отбрасывание предметов, оказавшихся на пути распространения ударной волны, т. е. оказывает на них метательное воздействие.

В результате метательного воздействия незакрепленные предметы, а также люди могут быть отброшены на расстояние в несколько метров и вследствие этого получить повреждения итравмы по своей тяжести соизмеримые с последствиями воздействия давления ВУВСкоростной напор ВУВ приводит также к разрушению (сламыванию) сооружений, имеющих значительную протяженность по сравнению с поперечным сечением(столбы электропередач, заводские трубы, опоры и т.п.)Перечисленные параметры ударной волны (давление, удельный импульс, скоростной напор) являются основными, но не единственными параметрами, определяющими ее поражающее действие.

Законы изменения во времени других параметров, характеризующих ударную волну (например температуры или плотности среды), качественно аналогичны изменению давления. Для скоростного напора Pск, возникающего засчет перемещения частиц среды, период +ск несколько больше, чем + вследствиеинерционности этих частиц.Изменение других параметров среды в распространяющейся ударной волне также может привести к опасным последствиям, например пожарам или детонации взрывчатых веществ. Характер изменения значений этих параметров во времени аналогиченприведенной на рисунке 1 зависимости. Основные отличия связаны со скоростью спадамаксимального амплитудного значения параметра, т.е. показателя + . Так например, дляскоростного напора показатель +СК может превышать аналогичный показатель для давления + в 2.5 раза.Ударная волна при взрыве конденсированных ВВ.Взрывы большинства конденсированных веществ протекают в режиме детонации.

Условно все пространство вокруг места взрыва можно разделить на три зоны: зонудетонации, зону действия продуктов детонации и зону действия ударной волны.При взрыве детонационная волна распространяется внутри вещества с оченьбольшой скоростью. Из-за малого времени процесса детонации (~10 -5с) продукты взрыване успевают разлететься и образуют зону детонации, представляющую собой облако газасферической формы с высокой температурой 2000-4000оК и давлением до 10 ГПа (100000 кгс/см.кв).

Размеры этого облака или этой зоны составляют несколько характерныхразмеров заряда и не зависят от его формы или от вида и состояния окружающей среды.В зоне за пределами этого облака поражающее действие взрыва определяетсядействием расширяющихся продуктов детонации и по-прежнему настолько велико, чтовызывает безусловно тяжелые последствия. При взрыве на открытом воздухе радиус зоны действия продуктов детонации относительно невелик и составляет около 15 среднихрадиусов заряда.

Если же взрыв происходит в ограниченном пространстве (например втоннеле), форма этой зоны видоизменяется и ее размеры могу достигать значительнойвеличины, а расширяющиеся газы усиливают метательное действие взрыва, что особенно заметно при взрывах зарядов относительно малой мощности (например 1 кг тротила).На больших расстояниях от места взрыва на параметры среды продукты детонации уже не оказывают влияния и их значения определяются действием ударной волны иее затуханием в зависимости от расстояния до места взрыва.

Именно эта зона - зона действия ударной волны представляет практический интерес с точки зрения анализа влияния взрыва на степень разрушения зданий сооружений, технику и людей.Тема «Аварии на взрывоопасных объектах»10Поскольку скорость детонации очень велика, а масса воздуха, вовлекаемая вдвижение ударной волной, намного превосходит массу заряда, в ходе этого анализа длявзрывов на открытом воздухе можно условно принять следующие допущения: при взрыве конденсированного ВВ энергия выделяется в точке; на всем расстоянии от точкивзрыва до точки анализа его последствий действует одна и таже зависимость между параметрами ударной волны и удалением от места взрыва.Ударная волна при взрыве газовоздушных смесей.Взрыву газовоздушных смесей всегда предшествует образование облака, в котором горючий компонент присутствует в смеси с окислителем (как правило с кислородомвоздуха) в определенном диапазоне концентраций.

Инициирование взрыва этого облакаможет осуществляться различными способами, после чего взрывная волна распространяется в пределах облака с огромной скоростью, доходящей до тысячи м/с.Динамика процесса взрывного горения газовой смеси в пределах облака и значения параметров, характеризующих ударную волну за его пределами, зависят от физико химических свойств смеси, формы и объема облака на момент взрыва, от места инициирования взрыва (у центра или края облака). Наиболее тяжелыми последствиями сопровождаются взрывные процессы при центральном инициировании в смесях стехиометрического состава.Параметры распространения детонационной волны в пределах облака существенно не меняются.

При выходе за пределы облака продукты детонации возбуждаютсферическую воздушную ударную волну. На рисунке 2 показано изменение амплитудыдавления при взрыве газовоздушной смеси внутри облака и за его пределами.Для характеристики ударной волны при взрыве газовоздушных смесей используются параметры по своему физическому содержанию аналогичные параметрам ударной волны при взрыве конденсированных ВВ.Ударная волна ядерного взрыва.Основные параметры, характеризующие ударную волну ЯВ, для заряда мощностью 30 Кт приведены в таблице 1.В зависимости от высоты ЯВ распространение воздушной ударной волны имеетсвои особенности.PЗатуханиеударной волныPФ(R)PдДФPP0RРадиус газового облакаРисунок 2. Изменение давления при взрыве газовоздушной смеси.При наземном взрыве воздушная ударная волна имеет форму полусферы с центром в точке взрыва ядерного боеприпаса.

Значения Pф в этом случае будут примерноудваиваться по сравнению с воздушным взрывом.При воздушном взрыве ударная волна, достигая поверхности земли, отражаетсяот нее. Форма фронта отраженной волны близка к полусфере с центром в точке встречиударной волны с поверхностью земли.На близких расстояниях от проекции эпицентра на поверхность земли уголнаклона падающей волны мал и точки, из которых исходят отраженные волны, перемещаются вдоль поверхности земли. Эта зона называется зоной регулярного отражения иее радиус на поверхности земли Rэ примерно соответствует высоте воздушного взрываH, т.е. Rэ=H.Таблица 1.

Параметры ударной волны ЯВ мощностью 30 КтПараметрыИзбыточное давление вофронте, кПаСкорость фронта, м/сСкорость воздуха во фронте, м/сРасстояние от центра взрыва (км)0,50,751,01,52,013575482617494432402 374 36431018912468432,51235731На расстояниях Rэ>H в результате того, что отраженная волна движется в воздухеуже прогретом падающей волной, она имеет большую скорость и постепенно "набегает"на падающую волну, образуя головную ударную волну. Сложение волн усиливает избыточное давление во фронте головной волны. Коэффициент усиления составляет от 1.6 до3 крат и зависит от состояния приземного слоя воздуха.

Наибольшее повышение давления наблюдается при взрывах зимой, когда приземный слой воздуха почти не прогревается световым излучением.При прогреве приземного слоя воздуха, например за счет его запыления, скачекдавления во фронте головной волны уменьшается, но увеличивается время фазы сжатияи скоростной напор движущихся частиц воздуха. Это приводит к усилению метательного действия ударной волны.На распространение ударной волны при ЯВ могут оказать существенное влияние:рельеф местности, характер застройки, лесные массивы, метеорологические условия. Нарасстояниях близких к месту взрыва амплитудные значения PФ очень велики и к томумоменту, когда они снижаются до значений, указанных в таблице, т.е. до значений,представляющих практический интерес с точки зрения анализа степени разрушающеговоздействия ударной волны ЯВ, зависимость P(t)успевает видоизмениться.Эти изменения состоят в увеличении + и -, снижении скорости роста давления вофронте ударной волны и более плавному падению давления за фронтом волны.

Характеристики

Список файлов лекций