Параметры воздушной ударной волны объемно-детонирующего взрыва
Основными параметрами ВУВ, определяющими ее поражающее действие на человека и разрушающее по материальным объектам, являются: избыточное давление на фронте ВУВ, импульс положительной фазы сжатия, длительность фазы сжатия и эффективная удельная энергия ВУВ. Профили изменения основных параметров ВУВ при взрыве объемно-детонирующих систем отличаются от аналогичных зависимостей для случая конденсированных взрывчатых веществ (КВВ), описываемых по формулам М.А. Садовского и ГОСТ В-25.801-83 [7]. Зависимости параметров ВУВ для случая наземного взрыва объемно-детонирующих систем были получены на основе метода энергетического подобия взрыва и теории размерностей [1, 7, 8], численные значения коэффициентов в уравнениях получены методом регрессионного анализа многочисленных экспериментальных данных отечественных и зарубежных исследователей, в которых масса заряда горючего изменялась в пределах от 3 до 1000 кг. Получены зависимости основных параметров ВУВ (избыточного давления на фронте, импульса давления фазы сжатия и длительности фазы сжатия) от расстояния. Данные выражения построены в виде преобразований Сахса и имеют следующий вид:
где:
ΔPф - избыточное давление на фронте ВУВ, Па;
P0 - атмосферное давление, Па;
a0 - скорость звука в невозмущенной атмосфере (a0 = 340 м/с), м/с;
Е - полная энергия взрыва облака ТВС (Е=МгQвзр), Дж;
Мг - масса горючего, кг;
Qвзр - удельная теплота взрыва горючего, Дж/кг;
τ+ - длительность фазы сжатия, с;
I+ - импульс давления фазы сжатия, Па.с;
R - расстояние от центра облака, м.
|
|
|
Значения эффективной удельной энергии ВУВ (в кДж/м2) рассчитываются по уравнению (5) по значению избыточного давления на фронте ВУВ (в изб. атм) и длительности фазы сжатия (в мс) со средней относительной ошибкой, не превышающей 1% (по сравнению с результатами численного интегрирования):
Поражение человека рассчитывается через приведенную площадь поражения. Принимая допущение, что в точках, равноудаленных от центра взрыва, поражающие характеристики ВУВ имеют одинаковые параметры, а приведенная площадь поражения имеет форму круга, можно рассчитать ее значение по формуле
где:
R0 - радиус от центра взрыва, где вероятность поражения цели равна 1 м;
n - количество точек, разбивающих оставшуюся площадь поражения, шт.;
Ri+1 - радиус от центра взрыва до очередной точки, м;
Рi+1, Рi - граничные вероятности поражения.
Значения параметров ВУВ (избыточное давление на фронте ВУВ, импульс фазы сжатия, длительность фазы сжатия и удельная эффективная энергия) при взрыве облака ГПВС (1000 тонн пропана) для различных расстояний приведены в табл. 4.
Графики зависимостей параметров ВУВ (избыточное давление на фронте ВУВ, импульс фазы сжатия, длительность фазы сжатия и удельная эффективная энергия) при взрыве облака ГПВС (1000 тонн пропана) от расстояния до центра облака приведены на рис. 2.
|
|
|
Рассчитываем площади приведенных зон поражения объемного взрыва по человеку для различных типов поражения и степени укрытости (табл. 5).
С другой стороны в учебном пособии [2] приведена классическая схема сравнения мощности взрыва полусферических зарядов на поверхности земли: КВВ (тротил) и полусферического облака ГПВС (пропан), приводящие к практическому удвоению мощности за счет отражения ВУВ. Учитывая, что пропан при молекулярной массе 44 у.е., по сравнению с воздухом (не менее 29 у.е.), при естественном испарении не будет, как правило, подниматься на высоту более 150 м, как приведено в решении [2], то можно принять, что высота облака пропана не будет превышать 5-6 м, что составит площадь распространения для объема ГПВС 6,316 - 106 м3 около 1,148 - 106 м2.
Таким образом, на площади одного км2 при инициировании КВВ или случайной искре с необходимой энергией инициирования может произойти объемно-детонирующий взрыв с величиной избыточного давления на фронте ВУВ не менее 12-15 атм, что приведет к 100% поражению людей со степенью не ниже смертельной и тяжелой, что может составить по мощности взрыва не менее 50 килотонн в тротиловом эквиваленте (по ударной волне эффект сопоставим с взрывом ядерного заряда).
|
|
|
Выводы
1. Систематизированы результаты исследований по поражающему действию воздушных ударных волн при взрывах ГПВС. На основе анализа отечественных и зарубежных данных разработана универсальная параметрическая функция поражения человека в зависимости от удельной энергии, воздействующей на него ВУВ для всех общепринятых типов поражения.
2. Получены эмпирические зависимости основных параметров ВУВ (избыточного давления во фронте ВУВ, импульса фазы сжатия, длительности фазы сжатия и удельной энергии) от расстояния в едином приведенном виде на основе универсального метода энергетического подобия.
3. Разработана методика расчета мощности поражающего действия по человеку различной степени укрытости для всех общепринятых типов поражения. Основой методики является разработанный универсальный алгоритм на основе метода энергетического подобия, обеспечивающего широкий интервал использования методики в зависимости от характеристик заряда ТВС. Приведен пример численного расчета параметров объемного взрыва ГПВС, показывающий высокую сходимость с экспериментальными результатами и обоснованность оценки мощности взрыва СПГ, приведенной д.т.н. И.М. Абдурагимовым и к.т.н. Г.Н. Куприным. Мощность взрыва облака ГПВС более 1000 тонн сжиженного природного газа по воздушной ударной волне будет сопоставима с мощностью взрыва ядерного оружия около 10 килотонн.
|
|
|
Дата добавления: 2022-07-02; просмотров: 135; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!