Зоны действия взрыва
Лекция N 18
Контрольные вопросы
- Что называется ударной волной?
- Объясните механизм образования воздушной ударной волны.
- Назовите основные параметры ударной волны.
- От каких параметров зависит время действия ударной волны?
- Какие разрушения на здания и сооружения оказывает воздушная ударная волна?
Различают следующие зоны действия взрыва (см. рис. 18.1).
Избыточное давление, кПа (кгс/см2).
Рис. 18.1. Зоны действия взрыва:
I- детонационной волны; II-продуктов взрыва; III-воздушной ударной волны
Зона I с радиусом r1 - зона действия детонационной волны в пределах облака газовоздушной смеси. Характеризуется интенсивным дробящим действием, в результате которого конструкции разрушаются на отдельные фрагменты, разлетающиеся с большими скоростями от центра взрыва. Радиус этой зоны может быть приближенно определен по формуле
, м | (18.1) |
где m - масса взрывоопасного вещества, образовавшего газо-воздушную смесь, т.
Избыточное давление, создаваемое продуктами взрыва на внешней границе зоны Р1=1500 - 1700 кПа (15...17 кгс/см2).
Зона II (r1-r2) - зона действия продуктов взрыва, охватывающая всю площадь разлета продуктов газо-воздушной смеси в результате ее взрыва. Радиус этой зоны определяется по формуле
. | (18.2) |
Внешняя граница рассматриваемой зоны характеризуется избыточным давлением Р1II = 300 кПа (3 кгс/см2). В этой зоне происходит полное разрушение зданий и сооружений под действием расширяющихся продуктов взрыва. На внешней стороне границы этой зоны образующаяся воздушная волна отрывается от продуктов взрыва и движется самостоятельно от центра взрыва. Продукты взрыва, исчерпав всю свою энергию, расширившись до плотности, соответствующей атмосферному давлению, больше не производят разрушительного действия.
Избыточное давление в любой точке зоны II может быть определено по формуле
, кПа | (18.3) |
где r - расстояние от центра взрыва до рассматриваемой точки, м.
Зона III (r3-r2) - зона действия воздушной ударной волны включает три подзоны: IIIа - подзона сильных, IIIб - подзона средних и IIIв - подзона слабых разрушений, каждая из которых характеризуется избыточным давлением во фронте ударной волны на их внешних границах Р1II = 50 (0.5); 30 (0.3 ) и 10 (0.1) кПа (кгс/см2) соответственно. На внешней границе зоны III ударная волна вырождается в звуковую, слышимую еще на значительных расстояниях.
Избыточное давление в зоне III в зависимости от расстояния до центра взрыва может быть рассчитано по формулам.
Для этого предварительно определяется относительная величина
, | (18.4) |
где r1 - радиус зоны I;
r3 - радиус зоны III или расстояние от центра взрыва до точки в этой зоне, в которой требуется определить избыточное давление воздушной ударной волны:
при | , кПа ; | (18.5) |
при | , кПа . | (18.6) |
Пример. Требуется определить избыточное давление, ожидаемое в районе механического цеха при взрыве емкости, в которой находится 100 т сжиженного пропана.
Исходные данные: расстояние от емкости до цеха 300 м.
Решение. 1. Определяем радиус зоны детонационной волны ( зона I ):
.
2. Вычисляем радиус зоны действия продуктов взрыва (зоны II):
.
3. Сравнивая расстояние от центра взрыва до цеха (300 м ) с найденными радиусами зон, делаем вывод, что цех находится за пределами этих зон, и, следовательно, может оказаться в зоне действия воздушной ударной волны ( зона III ). Далее находим избыточное давление на расстоянии 300 м, используя расчетные формулы для зоны III и принимая r3=300 м.
Для этого определяем относительную величину к:
;
Так как к<2, то используем формулу (18.5):
кПа . |
Вывод. При взрыве 100 т сжиженного пропана цех окажется под воздействием воздушной ударной волны с избыточным давлением около 60 кПа, что соответствует зоне сильных разрушений.