загрузка...
загрузка...
На головну

Характеристики конденсованих ВВ

  1. III.2.1) Поняття злочину, його основні характеристики.
  2. А) Головний фактор - польотний вага або льотні характеристики самого важкого літака, котрий має аеродромом
  3. Автоматична бортова система управління АБСУ-154. Призначення. Принцип роботи. Основні характеристики.
  4. Автоматичні компенсатори (типу КСП) для вимірювання напруги і температури. Типи. Схеми. Статичні і динамічні характеристики
  5. Акустичні та фізіологічні характеристики мови
  6. Акустичні характеристики усного мовлення
  7. Аналізатори спектра. Призначення. Елементи. Характеристики
 Вибухова речовина  Щільність ВВ, кг / м3  Теплота вибуху, МДж / кг
 Тринітротолуол (тротил) - ТНТ  4,52
 Аммотол 80/20 (80% нітрату амонію + 20% ТНТ)  2,65
 гексоген  5,36
 гримуча ртуть  1,79
 Нітрогліцерин (рідина)  6,70
 октоген  5,68
 Октилу (70% октану + 30% ТНТ)  4,50
 тетрил  4,52
 ТЕН  5,80
 Трінотал (80% ТНТ + 20% алюмінію)  7,41
 Торпекс (42% гексогену + 40% ТНТ + 18% алюмінію)  7,54
 60% -ний нітрогліцериновими динаміт  2,71
 пластіт  4,52

Тиск у фронті детонаційної хвилі  (Рис. 1.12) і швидкість її фронту  визначаються співвідношеннями:

 , (1.11)

де  - Щільність ВВ, кг / м3;  - Теплота вибуху, Дж / кг;  - Показник адіабати продуктів вибуху.

 Як показують результати експерименту, значення показника адіабати для продуктів вибуху можна прийняти рівним 3, тоді для тротилу отримаємо тиск у фронті хвилі детонації  Па і її швидкість  м / с.


Повітряна ударна хвиля

При виході детонаційної хвилі з такими параметрами на кордон "ВВ - повітря" розширюються продукти вибуху діють на навколишнє повітря як твердий надзвуковий поршень. В результаті цього формується повітряна ударна хвиля (ВУВ). Відмінність ВУВ від пружної хвилі в повітрі можна пояснити на наступному прикладі.

 
 

Нехай в довгій трубі, що містить повітря при нормальних умовах ( па,  К,  кг / м3), Рухається твердий поршень зі швидкістю  (Рис. 1.13).

1)  (Рис. 1.13-а) Швидкість звуку в повітрі одного порядку із середньою швидкістю теплового руху молекул:

 , (1.12)

де  - Постійна адіабати для повітря ();  - Універсальна газова постійна;  - Молярна маса повітря.

Викликане рухом поршня обурення повітря за допомогою "естафети" (рис. 1.13-б) - від молекули до молекули за рахунок теплового руху буде переміщатися по трубі вправо - тобто по трубі вправо буде поширюватися пружна хвиля стиснення - звукова хвиля. При цьому не буде масового руху повітря, температура, тиск і щільність повітря не змінюються.

2)  . Оскільки швидкість теплового руху молекул повітря мала в порівнянні зі швидкістю поршня, молекули не можуть "втекти" від поршня, а залишаються перед ним, т. Е. Перед поршнем повітря стискається (ефект "бульдозера"), щільність, тиск і температура його підвищуються. Маса стисненого перед поршнем повітря рухається зі швидкістю поршня (рис. 1.13-в). Якщо поршень зупинити, то ця маса стисненого повітря по інерції буде рухатися вправо. На передній кордоні стислій області спостерігатиметься, як описано вище, "згрібання" атмосферного повітря. З


тильній же границі стиснутої області буде відтік повітря в простір між стислій областю і поршнем - це область розрідження - зниженого тиску.

Область стиснення повітря, що розповсюджується з надзвуковою швидкістю, називається ударною хвилею (Пояснення назви "ударна" см. Нижче).

 
 

Передня межа області стиснення називається фронтом ВУВ. Товщина фронту ВУВ порядку середньої довжини вільного пробігу молекул в повітрі (?10-7 м). Зміна тиску в ударній хвилі показано на рис. 1.14. Максимальний тиск, щільність, температура повітря спостерігаються у фронті ВУВ.

Повітря в зоні стиснення ВУВ рухається в тому ж напрямку, що і фронт ударної хвилі - від точки вибуху; в зоні розрідження - в зворотному напрямку - до точки вибуху.

Характеристики ВУВ: щільність  і температура  повітря у фронті, швидкість повітря за фронтом  і швидкість фронту  , Тривалість фази стиснення  , Довжина УВ  зазвичай виражаються через її основний параметр - надлишковий тиск у фронті  , Наприклад:

,


 , (1.13)

,

де ;  - Тиск і щільність повітря і швидкість звуку відповідно в невозмущенной атмосфері;  - Показник адіабати для повітря.

Надмірний тиск у фронті ВУВ  при вибуху в однорідної атмосфері (повітряний вибух) Залежить від виду і маси  вибухової речовини (або загальної енергії вибуху ) І відстані  до точки вибуху (формула Садовського):

 , (1.14)

де постійні коефіцієнти  залежать від обраних одиниць виміру  і виду ВВ. якщо вимірювати  в кПа,  - В метрах, то для маси тротилового заряду  в кілограмах маємо: , , .

Під час вибуху ВВ в атмосфері фронт ударної хвилі має форму сфери. для наземного вибуху фронт УВ - півсферу, а залежність надлишкового тиску у фронті  від маси ВВ і відстані відрізняється від наведеної вище для повітряного вибуху тим, що коефіцієнти , ,  збільшені так, як було б при заміні величини  на . Це відбувається тому, що при повітряному вибуху його енергія розподіляється у всьому просторі ( тілесного кута), а при наземному - тільки в верхньому півпросторі ( тілесного кута). Тоді для наземного вибуху тротилу у формулі Садовського: .

Відображення ударної хвилі від перешкоди

Ударна хвиля, що утворюється при повітряному вибуху ВВ - падаюча ВУВ - поширюючись в повітрі, зустрічає на своєму шляху перешкоди - поверхню землі, будівлі, споруди тощо При цьому відбувається відображення падаючої ВУВ від перешкоди - утворюється відображена УВ (рис. 1.15).


 
 

Найпростіший випадок відображення - відображення плоскою ВУВ при нормальному падінні на тверду перешкоду - кут між площиною перепони і фронтом падаючої ВУВ  . Рухомий за фронтом падаючої ВУВ повітря гальмується перешкодою, в результаті чого його кінетична енергія переходить в потенційну енергію стиснення, тиск повітря у перепони зростає і по падаючої ВУВ вгору поширюється обурення - відображена ударна хвиля, надлишковий тиск в її фронті .

 
 

Випадок косого удару () Показаний на рис. 1.16.

Величина надлишкового тиску в відбитої УВ  залежить від надлишкового тиску  в падаючої хвилі і кута падіння .

Відображення ВУВ характеризується коефіцієнтом відображення:  . Зокрема, при нормальному падінні ():


 , (1.15)

де  - Постійна адіабати для повітря.

З цієї формули видно, що тиск  в відбитої хвилі перевищує тиск  в падаючої хвилі в 2-8 разів ( "2" - при  - "Слабка" УВ, "8" - при  - "Сильна" УВ). Для реального газу .

При косому ударі () Можливі два випадки відображення: регулярне відображення (при ) і нерегулярне (при ), Де  - Критичний кут. Величина критичного кута  залежить від надлишкового тиску в падаючої хвилі :  убуває від 90 ? - для "слабкої" УВ до приблизно 40 ? - для "сильної" УВ.

В разі регулярного відображення () Лінія перетину фронтів падаючої і відбитої ударних хвиль знаходиться на перешкоді.

при нерегулярному відображенні () Відбита хвиля, поширюючись по повітрю, нагрітого падаючою хвилею, на певній відстані від точки вибуху наздоганяє падаючу хвилю і зливається з нею, утворюючи головний УВ. Площина фронту головний УВ перпендикулярна перешкоді, лінія з'єднання фронтів падаючої, відбитої і головний хвиль (потрійна точка) піднімається вгору над перешкодою.

Надлишковий тиск  в головний хвилі вище, ніж надлишкові тиску в відбитої і падаючої хвилях: .

Освіта відбитої і головний хвиль при повітряному вибуху показано на рис. 1.17. У ближній зоні відображення - регулярне, в далекій зоні - нерегулярне.

При поширенні ударної хвилі від точки вибуху її інтенсивність зменшується і на деякій відстані вона вироджується в звукову хвилю.


 
 

Вражаюча дія ударної хвилі

Поразка об'єкта ударною хвилею обумовлено дією надлишкового тиску і тиску швидкісного напору протягом фази стиснення.

Надмірний тиск повітря за фронтом УВ викликає всебічне обтиснення об'єкта (діє як гідростатичний тиск при зануренні у воду). Оскільки товщина фронту УВ близько 10-7 м, а його швидкість перевищує швидкість звуку (330 м / с), невеликий за лінійними розмірами об'єкт при проходженні УВ виявляється за її фронтом і починає відчувати навантаження практично миттєво. Тому дія УВ аналогічно удару - звідси і назва "ударна хвиля". Імпульс тиску стисненого повітря J+ дорівнює:

 , (1.16)

де  - Надлишковий тиск у фазі стиснення, змінюється з плином часу за законом:

. (1.17)

Тривалість фази стиснення залежить від маси  (Кг) ВВ - тротилу і відстані  (М) до вибуху:  , С.

Рухомий за фронтом УВ стиснене повітря при гальмуванні його перепоною надає на неї тиск - тиск швидкісного напору. воно обумовлює метальний дію ударної хвилі - об'єкт отбрасива-


ється (зміщується) ударною хвилею на деяку відстань. Тиск швидкісного напору  і його імпульс  визначаються виразами:

,

 , (1.18)

де  - Коефіцієнт лобового опору тіла;  - Щільність і швидкість рухомого повітря у фронті УВ (1.13).

По механізму поразки ударною хвилею всі об'єкти можна розділити на три групи:

- Об'єкти, що вражаються, в основному, надлишковим тиском;

- Об'єкти, що вражаються тиском швидкісного напору;

- Об'єкти, що вражаються як надлишковим тиском, так і тиском швидкісного напору.

До першої групи належать будівлі, споруди, укриття і т. П. Об'єкти, що мають внутрішній ізольований від зовнішнього середовища обсяг. До другої групи належать об'єкти, що не мають внутрішнього обсягу, порожнин: опори ліній електропередач, мостові ферми, заводські труби, стовпи, дерева і т.п. Третя група об'єктів - наземна рухома техніка, окремі споруди, людина.

Для споруд, техніки розглядаються ступеня ураження: повне руйнування, сильні, середні і слабкі пошкодження (додаток 2).

Характер впливу ударної хвилі на об'єкт залежить від величини надлишкового тиску  , Співвідношення лінійних розмірів об'єкта і довжини УВ і міцності об'єкта. Теоретичні та експериментальні дослідження впливу УВ на різні об'єкти в найбільш повному обсязі виконані для ударних хвиль щодо великої довжини (ударна хвиля ядерного вибуху), значення надлишкових тисків, що викликають руйнування певною мірою, наводяться в довідковій літературі (додаток 3).

Строго кажучи, при вибухах звичайних ВВ ці результати застосовні для маси тротилу  т. Якщо маса ВВ менше, то розглянута ступінь руйнування спостерігається при більшому, ніж зазначено в додатку 3, значенні  для ядерного вибуху в 1,5-1,7 рази. Похибка оцінки менше для точкових (мають малі лінійні розміри в порівнянні з довжиною УВ) об'єктів. Довжина ударної хвилі ядерного вибуху близько декількох сотень метрів, об'ємного вибуху - десятки метрів, вибуху звичайних ВВ - одиниці метрів. На практиці зазвичай при оцінці можливих


наслідків техногенних вибухів користуються безпосередньо даними додатка 3.

поразка людей

Поразка людей під час вибуху відбувається як за рахунок дії самої ударної хвилі (рухомого стисненого повітря) - пряме дію, так і летять уламками зруйнованих будівель, устаткування, дерев, осколками розбитого скла - непряме дію УВ (додаток 4).

пряме дію УВ - дія надлишкового тиску і тиску швидкісного напору. Вплив надлишкового тиску на людину сприймається як удар по всій поверхні тіла ( м2). При цьому можливі пошкодження внутрішніх органів, розрив барабанних перетинок, кровоносних судин, струс мозку, переломи і т. П. Дія тиску швидкісного напору - метальний дію УВ - удар по тілу з боку, зверненої до вибуху. В результаті цього людина може бути відкинутий на значну відстань і травмований при ударі об різні перешкоди і землю.

Поразки, що виникають при дії УВ на людей, діляться на легкі, середні, важкі і украй важкі.

легкі - при  кПа спостерігаються: легка контузія, тимчасова втрата слуху, забиті місця, вивихи. безпечним вважається надлишковий тиск  кПа.

Середні - при  кПа - травми мозку з втратою свідомості, пошкодження органів слуху, кровотечі з носа і вух, вивихи і переломи кінцівок.

важкі - при  кПа - сильна контузія, переломи кінцівок, розриви внутрішніх органів.

вкрай важкі - при  кПа - як правило, супроводжуються смертельними наслідками.

Закон подібності для ударної хвилі

Дослідження стійкості різних об'єктів до дії ударної хвилі проводиться, як правило, експериментально. Для поширення одержуваних даних на різні енергії вибуху (маси ВВ) і відстані до вибуху використовують закон подібності.


Як випливає з формули Садовського, при вибухах різних мас и  тротилу однакове надмірне тиску у фронті ударної хвилі буде спостерігатися на відстанях и  , Які визначаються співвідношенням:  або:

 . (1.19)

Остання формула називається законом подібності для ударної хвилі.

Вибухи різних ВВ

Значення надлишкового тиску у фронті УВ під час вибуху тротилу визначається за формулою Садовського. Розрахунки для інших ВВ проводяться на основі енергетичного підходу - прирівнюються енергії вибуху даного ВВ і тротилу:  , де  - Теплота вибуху даного ВВ і тротилу (табл. 1.11);  - Маса ВВ і тротилу тротиловому еквіваленті вибуху даного ВВ називається величина:

 , (1.20)

яка і використовується при розрахунку надлишкового тиску за формулою Садовського.

Приклад 1. Стався наземний вибух 2,5 т динаміту. Визначити надлишковий тиск у фронті повітряної ударної хвилі на відстані 200 м від точки вибуху.

Рішення. 1. Визначаємо тротиловий еквівалент вибуху (табл. 1.11: для динаміту  МДж / кг, для тротилу  МДж / кг):

 кг.

2. Розраховуємо за формулою Садовського надлишковий тиск у фронті ВУВ для наземного вибуху:

 кПа.


Вибух газоповітряної суміші в атмосфері

Цілий ряд важких катастроф, що супроводжувалися загибеллю людей, був викликаний вибухами газопароповітряних сумішей (нижче для стислості - газоповітряна суміш - ГВС) в атмосфері. Остання НС такого виду в Росії сталася під Уфою в 2000 році, коли згоріли два пасажирські потяги внаслідок вибуху ГВП, що утворилася при розриві нафтопроводу, загинуло близько 600 осіб.

Вибухи газоповітряних сумішей відносяться до класу об'ємних вибухів, що мають ряд особливостей в порівнянні з вибухами конденсованих ВВ.

 
 

Хмара газоповітряної суміші може утворитися при розгерметизації ємностей для зберігання стислих або зріджених горючих газів, при розривах газо-, нафто-, продуктопроводів, а також в результаті випаровування розлитих по поверхні горючих рідин. Освіта ГВС може відбуватися як у відкритій атмосфері, так і в закритих приміщеннях. При наявності джерела запалювання можливе займання ГВС (рис. 1.18).

Вибух в режимі детонації

Вибух хмари ГВП в режимі детонації можливий за таких умов:

;

;

,

де  - Радіус хмари ГВП в атмосфері;  - Критичний для детонації радіус хмари ГВП;  - Концентрація горючої домішки в хмарі; НКПд і ВКПд - Нижній і верхній відповідно концентраційні пре-


дели для детонації;  - Необхідна і наявна енергії займання горючої суміші.

Характеристики деяких ГВС наведені в табл. 1.12. Відзначимо, що для одного і того ж горючої речовини діапазон детонації -  вужче, ніж займання - .

Таблиця 1.12




Природних процесів і явищ, що призводять до загибелі людей | Обстановка в Російській Федерації та Північно-Західному регіоні | Класифікація НС за масштабами поширення і тяжкості наслідків | Надзвичайні ситуації природного характеру | Шкала MSK-64 інтенсивності землетрусів | Можливі розміри зон затоплення в залежності від рівня підйому води | Параметри хвилі прориву | Надзвичайні ситуації техногенного характеру | Характеристики пожежної небезпеки деяких матеріалів | Граничні значення ОФП |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати