Основные особенности действия взрыва в различных средах

Ударная волна в воздухе. Основные параметры

Представим себе сферический заряд ВВ, взрывающийся в воздухе.

Расширяющиеся продукты взрыва будут вытеснять прилегающий к ним воздух, сжимая его и приводя в движение.

Продукты взрыва, расширившиеся до объема, равного 10−12 радиусам заряда, продолжают по инерции расширяться до объема, равного 20 радиусам заряда, в этот момент слой сжатого воздуха отрывается от продуктов взрыва и за счет полученной энергии продолжает двигаться самостоятельно со сверхзвуковой скоростью, представляя собой так называемую воздушную ударную волну (рис. 4.9).

Рис. 4.9. Характер образования ударной волны при взрыве.

Увлеченный и двигающийся за фронтом ударной волны воздух оставляет за собой область разряжения, в которой давление падает ниже атмосферного — вакуумное пространство для объемно-детонирующих составов (ОДС).

По мере удаления от центра взрыва энергия, заключенная в волне, уменьшается, скорость ее падает и приближается к скорости звука. Ударная волна воздушного взрыва, достигнув поверхности земли, отражается от нее.

Отраженная волна двигается со скоростью большей, чем падающая, и на расстоянии R* догоняет падающую и сливается с ней, образуя головную ударную волну, свойственную только воздушным взрывам (рис. 4.10).

К параметрам воздушной ударной волны относятся:

??ф — избыточное давление во фронте;

??отр — избыточное давление отраженной волны;

?± - время действия избыточного давления;

Рис. 4.10. Формирование фронта головной волны.

I — удельный импульс фазы сжатия, разряжения;? — коэффициент, учитывающий действие взрыва на окружающую среду.

Избыточное давление во фронте определяется по следующей формуле:

(4.46).

причем значения коэффициентов? i определяются по табл. 4.4.

Таблица 4.4

Характеристика коэффициента а

Если ???р? ??ф, то ударная волна считается сильной. Для слабой волны?? отр? ??ф,.

(4.47).

Величина весьма существенно зависит от действия ударной волны па преграду, если - период собственных колебаний преграды, то? значительно увеличивается. Импульс, создаваемый ударной волной:

(4.48).

(4.49).

Кинетическая энергия, полученная конструкцией от ударной волны:

, или (4.50).

Эта энергия расходуется конструкцией на работу изгиба и используется при сопротивлении материалов:

(4.51).

Количество ВВ, необходимое для разрушения различных преград, можно определить по следующей формуле:

(4.52).

где Кп — коэффициент сопротивления конструкции; h — толщина перебиваемой конструкции, м; R — расстояние от центра заряда до конструкции, м.

Кп для деревянных конструкций равен 24, для бетона — 18, для стали — 3200.

Особенности взрыва в разных средах

Особенности образования ударной волны в воде

При взрыве заряда в воде (рис. 4.11) продукты взрыва, расширяясь, вытесняют воду, образуют газовый пузырь, который имеет свойство кавитации, так как жидкость не сжимается и формирует большое количество пузырьков воздуха.

Рис. 4.11. Образование ударной волны в воде.

Характер разрушения объектов в воде имеет некоторые отличительные способности, связанные с действием не только Р, но и массы среды (воды), которая тоже обладает воздействием на разрушаемый объект.

Действие взрыва в неограниченной твердой среде. Действие взрыва в такой среде можно представить графически в следующем виде (рис. 4.12).

Рис. 4.12. Действие взрыва в неограниченной твердой среде.

Радиус зоны вытеснения Rв определяется из выражения где т — коэффициент, зависящий от среды и свойств ВВ, или где К — коэффициент сопротивляемости среды взрыву: для земли К = 0,3; для скальных пород К = 2,1.

Действие взрыва в ограниченной твердой среде. Действие взрыва в такой среде можно представить графически в следующем виде (рис. 4.13).

Вводится величина п — показатель взрыва:

(4.53).

(4.54).

(4.55).

Рис. 4.13. Действие взрыва в ограниченной твердой среде:

r — радиус воронки; h — глубина расположения заряда При n = 1, т. е. r = h, образуется воронка нормального выброса, при п > 1 получаются воронки усиленного выброса.

Кумулятивный эффект и кумулятивные заряды

Кумулятивным эффектом называется явление, при котором разлет продуктов взрыва концентрируется в желаемом направлении (рис. 4.14).

Рис. 4.14. Формирование кумулятивной струи.

Размер пробиваемой преграды /пр определяется из выражения.

(4.56).

где lэф — размер эффективной части струи; r — плотность струи; rпрегр — плотность пробиваемой преграды.

Скорость кумулятивной струи составляет 10 000 м/с, температура струи — 6273 К, давление — 105 МПа.