Istraktura ng shock wave

Ang lapad ng mga high-intensity shock wave ay nasa pagkakasunud-sunod ng mean free path ng mga molekula ng gas (mas tiyak, ~ 10 mean free path, at hindi maaaring mas mababa sa 2 mean free path; ang resulta na ito ay nakuha ni Chapman noong unang bahagi ng 1950s ). Dahil sa macroscopic gas dynamics ang ibig sabihin ng libreng landas ay dapat ituring na katumbas ng zero, puro gas-dynamic na pamamaraan ay hindi angkop para sa pag-aaral ng panloob na istraktura ng mga high-intensity shock waves.

Ang kinetic theory ay ginagamit para sa teoretikal na pag-aaral ng mikroskopiko na istraktura ng mga shock wave. Analytically, ang problema ng istraktura ng shock wave ay hindi nalutas, ngunit ang isang bilang ng mga pinasimple na mga modelo ay ginagamit. Ang isa sa gayong modelo ay ang modelong Tamm-Mota-Smith.

Bilis ng Shock Wave

Ang bilis ng pagpapalaganap ng isang shock wave sa isang medium ay lumampas sa bilis ng tunog sa isang naibigay na medium. Ang labis ay mas malaki, mas mataas ang intensity ng shock wave (ang ratio ng mga pressure sa harap at likod ng wave front): (p sp.wave - p c.medium) / p c.medium.

Halimbawa, hindi kalayuan sa gitna ng isang nuclear explosion, ang bilis ng pagpapalaganap ng isang shock wave ay maraming beses na mas mataas kaysa sa bilis ng tunog. Kapag lumalayo sa isang pagpapahina ng shock wave, ang bilis nito ay mabilis na bumababa at sa isang malaking distansya ang shock wave ay bumababa sa isang tunog (acoustic) na alon, at ang bilis ng pagpapalaganap nito ay lumalapit sa bilis ng tunog sa kapaligiran. Ang isang shock wave sa hangin sa panahon ng isang nuclear explosion na may kapasidad na 20 kilotons ay naglalakbay sa mga distansya: 1000 m sa 1.4 s, 2000 m - 4 s, 3000 m - 7 s, 5000 m - 12 s. Samakatuwid, ang isang tao na nakakakita ng isang kidlat ng pagsabog ay may ilang oras para masilungan (mga tiklop ng lupain, mga kanal, atbp.) at sa gayon ay binabawasan ang nakakapinsalang epekto ng shock wave (maliban kung, siyempre, ang tao ay nabulag ng flash ).

Ang mga shock wave sa mga solido (halimbawa, sanhi ng nuclear o conventional na pagsabog sa isang bato, isang meteorite impact, o isang pinagsama-samang jet) sa parehong bilis ay may makabuluhang mas mataas na presyon at temperatura. Ang solid sa likod ng harap ng shock wave ay kumikilos tulad ng isang perpektong compressible na likido, iyon ay, walang mga intermolecular at interatomic na mga bono sa loob nito, at ang lakas ng sangkap ay walang epekto sa alon. Sa kaso ng isang ground at underground nuclear explosion, ang shock wave sa lupa ay hindi maaaring ituring bilang isang damaging factor, dahil ito ay mabilis na namamatay; ang radius ng pagpapalaganap nito ay maliit at magiging ganap na kasinlaki ng explosive funnel, sa loob kung saan ang kumpletong pagkatalo ng matibay na mga target sa ilalim ng lupa ay nakamit na.

Pagpasabog

Pagpasabog- ito ay isang combustion mode kung saan ang isang shock wave ay kumakalat sa pamamagitan ng substance, na nagpapasimula ng mga kemikal na combustion reaction, at siya namang sumusuporta sa paggalaw ng shock wave dahil sa init na inilabas sa mga exothermic na reaksyon. Ang isang complex na binubuo ng isang shock wave at isang zone ng exothermic chemical reactions sa likod nito ay kumakalat sa pamamagitan ng substance sa isang supersonic na bilis at tinatawag na detonation wave. Ang harap ng detonation wave ay ang ibabaw ng hydrodynamic na normal na discontinuity.

Ang bilis ng pagpapalaganap ng harap ng detonation wave na may kaugnayan sa paunang nakatigil na substansiya ay tinatawag bilis ng pagsabog... Ang bilis ng pagsabog ay nakasalalay lamang sa komposisyon at estado ng nagpapasabog na substansiya at maaaring umabot ng ilang kilometro bawat segundo kapwa sa mga gas at sa mga condensed system (likido o solidong mga paputok). Ang bilis ng pagsabog ay mas mataas kaysa sa mabagal na bilis ng pagkasunog, na palaging mas mababa kaysa sa bilis ng tunog sa sangkap at hindi lalampas sa sampu-sampung sentimetro bawat segundo o ilang metro bawat segundo (kapag nasusunog ang mga pinaghalong hydrogen-oxygen).

Maraming mga sangkap ang may kakayahang parehong mabagal na pagkasunog at pagsabog. Sa ganitong mga sangkap, para sa pagpapalaganap ng pagsabog, dapat itong simulan ng isang panlabas na epekto (mekanikal o thermal). Sa ilang partikular na kundisyon, ang mabagal na pagkasunog ay maaaring kusang maging pagsabog.

Ang pagpapasabog, bilang isang physicochemical phenomenon, ay hindi dapat itumbas sa isang pagsabog.

Ang pagsabog ay isang proseso kung saan ang isang malaking halaga ng enerhiya ay inilabas sa isang maikling panahon sa isang limitadong dami at ang mga produktong gaseous na pagsabog ay nabuo na maaaring magsagawa ng makabuluhang mekanikal na trabaho o magdulot ng pagkasira sa lugar ng pagsabog. Ang isang pagsabog ay maaari ding maganap sa panahon ng pag-aapoy at mabilis na pagkasunog ng mga pinaghalong gas o mga pampasabog sa isang nakakulong na espasyo, bagaman hindi ito bumubuo ng isang detonation wave. Kaya, ang mabilis (paputok) na pagkasunog ng pulbura sa bariles ng isang artilerya na baril sa proseso ng pagpapaputok ay hindi pagpapasabog. Ang katok na nangyayari sa mga internal combustion engine sa panahon ng paputok na pagkasunog ng gasolina ay tinatawag ding detonation.

Mga organikong solvent - mga kemikal na compound para sa pagtunaw ng mga solido (resin, plastik, pintura, atbp.). Kasama sa pangkat na ito ang mga alkohol, eter, chlorinated hydrocarbons, ketones, hydrocarbons, atbp.

Ang konsepto ng isang shock wave, ang mga katangian nito

Lumilikha ang mabilis at walang kontrol na pagpapalabas ng enerhiya pagsabog.

Ang inilabas na enerhiya ay nagpapakita ng sarili sa anyo ng init, liwanag, tunog at mekanikal na shock wave. Ang pinagmulan ng pagsabog mas madalas gumamit ng kemikal na reaksyon. Ngunit ang pagsabog ay maaaring paglabas ng mekanikal at nukleyar na enerhiya (steam boiler, nuclear explosion). Ang nasusunog, alikabok, gas at singaw na may halong hangin (isang substance na sumusuporta sa pagkasunog) ay maaaring sumabog kapag nag-apoy. Sa mga teknolohikal na proseso, imposibleng ganap na ibukod ang posibilidad ng isang paputok na sitwasyon. Ang isa sa mga pangunahing nakakapinsalang kadahilanan ng pagsabog ay ang shock wave.

Shock wave- ito ay isang lugar ng matalim na compression ng medium, na sa anyo ng isang spherical layer ay kumakalat sa lahat ng direksyon mula sa lugar ng pagsabog sa supersonic na bilis.

Ang shock wave ay nabuo sa pamamagitan ng enerhiya na inilabas sa reaction zone. Ang mga singaw at gas na nabuo sa panahon ng pagsabog, lumalawak, ay gumagawa ng isang matalim na suntok sa nakapaligid na mga layer ng hangin, i-compress ang mga ito sa mataas na presyon at densidad, at init ang mga ito sa mataas na temperatura. Ang mga layer na ito ng hangin ay nagtutulak sa kasunod na mga layer. At sa gayon, ang compression at paggalaw ng hangin ay nangyayari mula sa isang layer patungo sa isa pa, na bumubuo ng isang shock wave. Ang laki ng presyon ay nagbabago sa oras sa isang punto sa kalawakan kapag ang isang shock wave ay dumaan dito. Sa pagdating ng shock wave sa isang naibigay na punto, ang presyon ay umabot sa pinakamataas na Pf = Po + ΔPf, kung saan ang Po ay atmospheric pressure. Ang mga nagresultang layer ng compressed air ay tinatawag yugto ng compression. Matapos ang pagpasa ng alon, ang presyon ay bumababa at nagiging mas mababa sa atmospera. Ang zone na ito ng pinababang presyon ay tinatawag yugto ng rarefaction.

Ang mga masa ng hangin ay direktang gumagalaw sa likod ng shock front. Dahil sa pagbaba ng bilis ng mga masa ng hangin na ito, kapag nakakatugon sa isang balakid, ang presyon ay bumangon ulo ng bilis air shock wave.

Ang mga pangunahing katangian ng nakakapinsalang epekto ng isang shock wave ay:

- Labis na presyon sa harap Ang shock wave (Рф) ay ang pagkakaiba sa pagitan ng maximum pressure sa harap ng shock wave at normal na atmospheric pressure (Ро), na sinusukat sa Pascals (Pa). Ang labis na presyon sa harap ng shock ay kinakalkula ng formula:

kung saan: ΔРф - labis na presyon, kPa;

qe ay ang TNT katumbas ng pagsabog (qe = 0.5q, q ay ang lakas ng pagsabog, kg);

R ay ang distansya mula sa sentro ng pagsabog, m.

- Bilis ng presyon ng ulo - ito ay ang dynamic na load na nilikha ng daloy ng hangin; ang bilis ng ulo ng mga Ilog ay nakasalalay sa bilis at densidad ng hangin.

kung saan ang V ay ang bilis ng mga particle ng hangin sa likod ng shock front, m / s;

ρ - density ng hangin, kg / m3.

- Ang tagal ng bahagi ng compression, iyon ay, ang oras ng pagkilos ng tumaas na presyon.

τ = 0.001 q1 / 6 R1 / 2,

kung saan ang R ay nasa metro, ang q ay nasa kilo at ang τ ay nasa segundo.

Ang isang shock wave sa tubig ay naiiba sa isang hangin dahil sa parehong mga distansya ang presyon sa shock front sa tubig ay mas malaki kaysa sa hangin, at ang oras ng pagkilos ay mas maikli. Ang mga compression wave sa lupa, sa kaibahan sa isang shock wave sa hangin, ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang hindi gaanong matalim na pagtaas ng presyon sa harap ng alon at isang mas mabagal na pagpapalambing sa likod ng harap.

Ang shock wave ay maaaring makapinsala sa isang tao at maging sanhi ng kamatayan. Ang pagkatalo ay maaaring direkta o hindi direkta. Ang direktang pinsala ay nagmumula sa pagkilos ng labis na presyon at mataas na bilis ng presyon ng hangin. Ang shockwave ay pinipiga ang tao nang marahas sa loob ng ilang segundo. Ang mataas na bilis ng presyon ay maaaring humantong sa paggalaw ng katawan sa kalawakan. Ang hindi direktang pinsala sa tao ay maaaring resulta ng mga epekto mula sa mga debris na lumilipad nang napakabilis.

Ang kalikasan at antas ng pinsala sa isang tao ay nakasalalay sa kapangyarihan at uri ng pagsabog, distansya, gayundin sa lokasyon at posisyon ng tao. Sobrang bigat contusions at pinsala ay nangyayari sa isang overpressure na higit sa 100 kPa (1 kgf / cm 2): pagkalagot ng mga panloob na organo, bali ng mga bisita, panloob na pagdurugo, atbp. Sa sobrang presyon mula 60 hanggang 100 kPa (mula 0.6 hanggang 1 kgf / sq. Cm), mayroong matinding contusion at mga pinsala: pagkawala ng malay, bali ng buto, pagdurugo mula sa ilong at tainga, posibleng pinsala sa mga panloob na organo. Katamtamang kalubhaan ang mga sugat ay nangyayari sa sobrang presyon na 40-60 kPa (0.4-0.6 kgf / cm2): mga dislokasyon, pinsala sa mga organo ng pandinig, atbp. AT magaan na sugat sa isang presyon ng 20-40 kPa (0.2-0.4 kgf / sq.cm). Ang shock wave ay may mekanikal na epekto sa mga gusali, istruktura, at maaaring maging sanhi ng kanilang pagkasira. Ang mga gusaling may metal frame ay tumatanggap ng average na pagkasira sa 20-40 kPa at kumpleto sa 60-80 kPa, mga brick building sa 10-20 kPa at 30-40, mga kahoy na gusali sa 10 at 20 kPa.

Sa isang nuclear explosion sa atmospera, humigit-kumulang 50% ng enerhiya ng pagsabog ay ginugugol sa pagbuo ng isang shock wave. Sa zone ng reaksyon, ang presyon ay umabot sa bilyun-bilyong mga atmospheres (hanggang sa 10 bilyong Pa). Ang isang air blast wave ng isang nuclear explosion ng average na kapangyarihan ay naglalakbay ng 1000 m sa 1.4 s, at 5000 sa 12 C. 3 km 30 kPa (0.3 kgf / cm 2).

Protektadong lupa

Mayroong mga sumusunod na paraan ng proteksyon na ginagamit nang hiwalay o pinagsama sa isa't isa: proteksiyon na saligan, neutralisasyon, proteksiyon na pagsasara, electrical separation ng mga network ng iba't ibang boltahe, ang paggamit ng mababang boltahe, paghihiwalay ng mga live na bahagi, potensyal na pagkakapantay-pantay.

Sa mga electrical installation (EU) na may boltahe na hanggang 1000 V na may insulated neutral at sa EU na direct current na may nakahiwalay na midpoint, ginagamit ang protective grounding kasama ng insulation monitoring o protective shutdown.

Sa mga electrical installation na ito, ang isang network na may boltahe na hanggang 1000 V, na konektado sa isang network na may boltahe na higit sa 1000 V sa pamamagitan ng isang transpormer, ay protektado laban sa hitsura ng mataas na boltahe sa network na ito sa kaganapan ng pagkasira ng pagkakabukod sa pagitan ang mababa at mataas na boltahe windings sa pamamagitan ng isang breakdown fuse, na maaaring i-install sa bawat phase sa mababang boltahe side transpormer.

Sa mga electrical installation na may mga boltahe hanggang 1000 V na may solidly grounded neutral o isang grounded midpoint sa DC power plants, ginagamit ang neutralization o protective shutdown. Sa mga EU na ito, ipinagbabawal ang pag-ground sa mga kaso ng mga electrical receiver nang hindi pinagbabatayan ang mga ito.

Ginagamit ang proteksiyon na pagsasara bilang pangunahing o karagdagang paraan ng proteksyon kung sakaling hindi matiyak ang kaligtasan sa pamamagitan ng paggamit ng proteksiyon na saligan o neutralisasyon, o ang kanilang aplikasyon ay nagdudulot ng mga kahirapan.

Kung imposibleng gumamit ng proteksiyon na saligan, saligan o proteksiyon na pagsasara, pinahihintulutan na i-serve ang planta ng kuryente mula sa mga insulating site.

Ang shock wave ay isang lugar ng matalim at malakas na compression ng medium, na kumakalat sa lahat ng direksyon mula sa gitna ng pagsabog.

sa supersonic na bilis.

Ang mga shock wave ay nangyayari sa panahon ng mga pagsabog sa halos anumang medium at nagpapadala ng epekto ng pagsabog sa isang malaking distansya.

Depende sa kapaligiran kung saan ang shock wave ay nagpapalaganap, ang mga sumusunod na alon ay nakikilala: mga air wave (pagpapalaganap sa hangin); pagtambulin (ibinahagi sa kapaligiran ng tubig); seismic explosive

(kumalat sa lupa).

2.3. 1. Mga pangunahing katangian at mekanismo ng pagbuo

shock waves

Isaalang-alang natin ang proseso ng pagbuo ng isang shock wave gamit ang halimbawa ng isang pagsabog ng isang explosive charge (HE).

Kapag ang isang paputok na singil ay sumabog, ang mga gas na produkto ng pagsabog, na nasa ilalim ng presyon ng pagkakasunud-sunod ng sampu at kahit na daan-daang libong mga atmospera, ay lumalawak, pinipiga ang kapaligiran (hangin, tubig, lupa, atbp.). Ang pag-unlad ng proseso ng pagsabog sa daluyan ay schematically na ipinapakita sa Fig. 2.2. Matapos dumaan ang detonation wave M1 sa explosive charge (ang putol-putol na linya ay nagpapahiwatig ng sumabog na bahagi ng singil), ang mga produkto ng detonation ay nagsisimulang lumaki.

Ang zone ng pagpapalawak ng mga produkto sa isang naibigay na oras ay hangganan ng СМ1 С 1 curve, ang harap ng shock wave na nasasabik ng pagsabog ay BA at A1 В 1 Ang bilis ng pagsabog ay nauugnay sa mga bilis ng epekto

Ang isang compression wave, na nagdudulot ng kapansin-pansing pag-init ng medium, ay maaaring mapanatili

lamang sa anyo ng isang shock wave na may isang pagtalon

isang pare-parehong pagbabago sa presyon sa harap; harap na may makinis na pagtaas ng presyon

hindi matatag at mabilis na nagiging isang biglaang pagbabago sa presyon.

Ang shock wave ay sinusundan ng isang rarefied wave.

Rice npouecca. 2.2. Scheme ng pagpapaunlad ng pagsabog sa kapaligiran

188 Seksyon 2. Mga pagsabog sa

na, gumagalaw sa pamamagitan ng naka-compress at pinainit na hangin, ay aabutan ang harap ng shock wave.

Ang isang diagram ng pagkakaiba-iba ng presyon sa oras sa panahon ng pagpasa ng isang shock wave ay ipinapakita sa Fig. 2.3.

1 0 l 1 1 e 1 2

kanin. 2.3. Scheme ng pagkakaiba-iba ng presyon sa oras sa pagpasa ng isang shock wave:

1 - bahagi ng compression; 2 - yugto ng rarefaction (para sa mga pagsabog sa siksik na media - ang yugto ng mga karera

paghila o pagbabawas)

Sa sandaling ang alon ay dumating sa isang tiyak na punto sa kalawakan, ang presyon sa katabing rehiyon ay biglang tumataas mula p0 (sa isang hindi nababagabag na medium) hanggang p1 (sa shock front). Sa likod ng harap, ang presyon ay mabilis na bumababa at pagkatapos ng isang oras / ech (ang oras ng yugto ng compression), pagkatapos na dumating ang alon sa punto, lumalabas na mas mababa sa p0 - ang bahagi ng compression ay pinalitan ng yugto ng rarefaction.

Ang oras kung saan ang presyon sa shock wave ay nananatili sa itaas ng atmospheric ay tinatawag na compression phase, at ang oras kung saan ang presyon ay nananatiling mas mababa sa atmospheric ay tinatawag na rarefaction phase.

Sa sandali ng pagdating ng isang shock wave sa isang tiyak na punto, ang daluyan na nakahiga sa puntong ito ay nagsisimulang gumalaw sa bilis at sa direksyon ng pagpapalaganap ng alon na ito. Ang likas na katangian ng pagbabago sa u (t) ay katulad ng likas na katangian ng pagbabago sa p (t). Sa yugto ng compression, ang daluyan ay gumagalaw sa direksyon ng paggalaw ng shock wave; sa rarefaction phase, sa kabaligtaran ng direksyon, ngunit sa isang bahagyang mas mababang bilis.

Ang harap ng shock wave ay kumakalat mula sa isang supersonic sa lalong madaling panahon

stu (V> c0), at ang buntot nito, kung saan ang p< -р0, движется со скоростью, близкой к скорости звука с0 в невозмушенной среде, поэтому по мере движения ударная волна растягивается во времени. Давление во фронте ударной волны р 1 , скорость перемешения фронта V и скорость потока среды и не являются постоянными. При удалении удар­ ной волны от очага взрыва она уменьшается, и на больших расстоя-

habang ang V ay lumalapit sa c0, at u ay lumalapit sa zero, ibig sabihin, ang shock wave ng degeneracy

napupunta sa isang acoustic (elastic) wave. Samakatuwid, ang shock wave

ay may parehong mga rehiyon ng compression at rarefaction. Sa pagsasagawa, ang aksyon

ang shock wave ay tinutukoy ng compression phase. Rare phase action

karaniwang hindi gaanong mahalaga ang nia, kaya hindi ito isinasaalang-alang, maliban sa

Ilang pribadong epekto.

2.3.2. Mga parameter ng shock wave

Ang mga pangunahing parameter ng shock wave ay:

labis na presyon sa harap ng shock wave;

ang mataas na bilis ng presyon ng shock wave na kumikilos sa ibabaw ng bagay;

ang tagal ng shock wave;

wave impulse, atbp.

Ang sobrang presyon sa harap ng shock wave ay nailalarawan sa pagkakaiba sa pagitan ng presyon sa harap ng wave at atmospheric pressure.

dr = P1 - Po,

kung saan ang p1 ay ang presyon sa harap ng shock;

p 0 - presyon sa isang hindi nababagabag na daluyan (atmospheric pressure).

Ang shock wave ay nailalarawan sa pamamagitan ng rate ng pagtaas ng presyon sa pinakamataas na halaga nito.

Sa ilalim ng pinakamataas na presyon ng pagsabog ang pinakadakila

ang presyur na nanggagaling sa panahon ng deflagration na pagkasunog ng pinakapaputok na gas, singaw, pinaghalong alikabok-hangin sa isang saradong sisidlan sa paunang presyon na 1 0 1.3 kPa. Ang maximum na presyon sa panahon ng pagsabog ng pinaghalong hangin ay maaaring kalkulahin ng formula:

kung saan ang p0 ay ang paunang presyon kung saan matatagpuan ang air suspension, kPa;

T 0 - paunang temperatura ng paunang pinaghalong, K;

Ang Tr ay ang adiabatic combustion temperature ng stoichiometric

pinaghalong may hangin sa pare-pareho ang dami, K; pc ay ang bilang ng mga moles ng mga produktong gaseous combustion; Ang f / 11 ay ang bilang ng mga moles ng paunang halo ng gas.

Ang shock wave ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang peak. Ang tuktok ay ang seksyon ng shock

mga alon mula sa sandali ng shock compression hanggang sa pagkumpleto ng isang kemikal na reaksyon,

kung saan nabuo ang pinakamataas na presyon.

Ang parameter ng shock wave ay ang salpok ng wave. Magiiba ang magnitude ng wave impulse depende sa kapaligiran kung saan nagaganap ang pagsabog. Sa pangkalahatan, ang wave impulse ay inilalarawan ng batas

kung saan ang G R ay ang masa ng paputok (nasusunog) na sangkap; - distansya ng pagkilos ng shock wave;

<р - угол отражения волны.

Ang pagpapalaganap ng isang shock wave ay nakasalalay sa maraming mga kadahilanan na tumutukoy sa epekto at lakas nito.

Upang masuri ang pagkilos ng isang shock wave, kinakailangang malaman ang likas na katangian ng pagkarga at ang mga parameter ng sistema kung saan kumikilos ang load na ito. Ang likas na katangian ng pag-load ay karaniwang inilarawan sa pamamagitan ng pag-andar ng pagbabago sa presyon ng shock wave sa oras p (t) sa hanay mula sa zero hanggang sa oras ng compression phase tсzh

Ang likas na katangian ng epekto ng isang shock wave sa isang naibigay na sistema ay depende sa ratio sa pagitan ng oras ng pagkilos ng compression phase tсzh at ang oras

Baguhin natin ang relaxation ng system "t, at para sa iba pang mga system, sa pamamagitan ng oscillation period T.

Kung fсж >> "t, kung gayon ang pagkilos ng shock wave ay tinutukoy ng magnitude ng labis na presyon sa harap nito, dahil sa kasong ito, ang sistema ay magiging deformed sa ganoong agwat ng oras (ng pagkakasunud-sunod

(1 / 4- 1 / З) t), kung saan ang presyon sa harap ay hindi humupa.

ito ay kagyat na kunin. Kung, sa kabaligtaran, tszh<< "t, то давление за фронтом волны

bumababa sa napakaikling panahon na halos ang sistema

hindi siya napapagod sa pagpapapangit, at ang karagdagang mga pagpapapangit nito ay tinutukoy ng dami ng paggalaw na nakuha nito, at, dahil dito, sa pamamagitan ng tiyak na salpok ng shock wave.

Ang oras ng compression phase ay nakasalalay sa maraming mga kadahilanan: ang laki at hugis ng explosive charge, ang kapaligiran kung saan nagaganap ang pagsabog, ang likas na katangian ng pagsabog.

sangkap, enerhiya ng pagsabog, atbp. Ang tagal ng bahagi ng compression tсzh n, gamit ang mga naaangkop na anyo ng mga batas ng pagkakatulad, ay magpapahayag

mga formula (2.4).

		fсж = г0
		r fсж = WF ()
		fc w = VE F3
kung saan r0	Radius ng pagsingil;
Ang G ay ang masa ng singil;
	Distansya ng shock wave;
Ang E ay ang enerhiya ng pagsabog;

F1, F2, F3 - functional dependence.

Napakahalaga para sa pagsusuri ng mga parameter ng shock wave at ang kanilang pagkilos ay ang pagkakatulad ng batas sa mga pagsabog, na ginagawang posible na ihambing ang mga katangian ng mga shock wave na nasasabik ng mga pagsabog ng mga singil ng iba't ibang masa, na binubuo ng iba't ibang mga eksplosibo, pati na rin ang mga pagsabog na dulot. sa pamamagitan ng pagkasunog ng mga paputok na halo.

Ang pagkasunog ng detonation ay nangyayari sa isang paputok na kapaligiran kapag ang isang sapat na malakas na shock wave (o shock compression wave) ay dumaan dito. Halimbawa, kung ang isang point charge ng isang paputok ay pumutok sa isang closed volume na may combustible gas mixture, o isang sunog ay naganap mula sa isang ignition source, pagkatapos ay isang shock wave ay magpapalaganap sa kabuuan ng gas mixture mula sa punto kung saan ang charge ay matatagpuan, kung saan ang isang biglaang tumalon-tulad ng pagtaas sa mga parameter ng estado ng pinaghalong gas - presyon , temperatura, density. Ang pagtaas ng temperatura ng gas sa pag-compress sa isang shock wave ay mas malaki kaysa sa isang katulad na adiabatic compression. Samakatuwid, ang ganap na temperatura ng gas na na-compress ng shock wave ay

pr. ay torsional sa presyon ng shock wave.

Samakatuwid, kung ang shock wave ay sapat na malakas, pagkatapos ay ang tempo

ang temperatura ng gas sa ilalim ng pagkilos ng shock wave ay maaaring tumaas sa temperatura ng autoignition. Ang shock wave ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang mataas na bilis ng ulo. Mataas na bilis

ang ulo ay nabuo bilang isang resulta ng pagpepreno sa anumang balakid

gumagalaw na masa ng hangin sa isang shock wave. Ang bilis ng galaw

Ang pagpapalawak ng mga gas, na bumubuo ng isang velocity head, ay nakasalalay sa antas ng compression ng mga gas at ang kanilang pag-init sa pamamagitan ng isang shock wave. Ang presyur ay nagiging sanhi ng pagbaligtad at pagkahagis ng iba't ibang mga bagay sa malalaking distansya.

Ang shock wave ay kumakalat sa kalawakan sa supersonic na bilis. Halimbawa, ang isang shock wave sa isang nuclear explosion ay naglalakbay sa unang 1000 m sa 2 s, 2000 m sa 5 s, 3000 m sa 8 s.

Ang lakas ng shock wave ay napakataas at humahantong sa makabuluhang pagkawasak. Kung ang rate ng pagtaas ng presyon ay medyo mababa, kung gayon ang hindi gaanong matibay na mga bahagi, tulad ng mga bintana at pintuan, ay unang sisirain. Sa kaso ng isang istraktura ng gusali ng pare-parehong lakas, ang pagtaas ng bubong at ang pagkawasak ng lahat ng mga pader ay magaganap nang sabay-sabay. Ang sobrang shock wave pressure ay humahantong sa matinding pinsala sa panahon ng pagsabog. mesa 2.3 ay naglalaman ng data na nagpapahiwatig ng antas ng pinsala.

Talahanayan 2.3. Pinsala ng Pagsabog mula sa Shock Wave

Damener b5, shock HAKBANG NG INSURANCE

kumaway kay Pa

	Pagkasira ng salamin sa mga bintana na may malalaking lugar ng
	tekpeniya
	Malakas na tunog (1 43 dB); nasirang salamin; 5%
	pagkabasag ng salamin
	Pinsala sa cladding ng mga bahay; pagkasira hanggang 1 0%
	mga pane ng bintana
	Maliit na pinsala sa istruktura
	90% pagkasira ng glazing, pinsala
	mga frame ng bintana
	Maliit na pinsala sa mga istruktura ng bahay
	Bahagyang pagkasira ng mga bahay sa isang estado kung saan
	rum na naninirahan sa kanila ay imposible
	Pagkasira ng corrugated asbestos. Corrugated
	ang bakal na putik at mga solidong aluminyo ay humihina sa
	katamaran at at napapailalim sa baluktot. Ang mga kahoy na paiel ay
2 .3. Mga katangian ng shock wave
	Ang dulo ng mesa. 2.3

Degree ng pinsala

Unreinforced concrete at slag block walls gumuho

Mababang Hangganan ng Malubhang Pinsala sa Estruktura

50% pagkasira

Ang mga mabibigat na makina (1.35 tonelada) sa mga gusaling pang-industriya ay napapailalim sa kaunting pinsala. Ang mga istrukturang bakal ay baluktot

		Pagkasira ng mga frameless na istruktura na nakadikit mula sa
		mga panel ng bakal. Pagkasira ng imbakan ng langis
		Tanggalin ang mga takip ng magagaan na pang-industriyang gusali
		Pag-crack ng mga kahoy na poste (telegraph at
		NS.). Nasira ang mga high hydraulic presses
		( tumitimbang ng 1, 8 t)
		Halos ganap na pagkasira ng mga bahay
		Paggulong ng mabibigat na mga bagon sa riles
		Kirnichny pader 200-300 mm makapal, hindi reinforced
		nye, nawawala ang kanilang katumpakan bilang resulta ng paggugupit o pagyuko
		Mga mabibigat na sasakyang riles ng kargamento nang buo
		pagbagsak
		Pagkasira ng higit sa 75% ng panloob na gawa sa ladrilyo
		Posible ang pangkalahatang pagkasira ng mga gusali. Mabigat (> 3 t)
		gumagalaw ang mga makina at kagamitan sa makina at lubhang napinsala
		Xia. Napakabigat (> 5 t) na mga makina at kagamitan sa makina ay pinananatili
		Pagkasira na may pagbuo ng bunganga

Ang shock wave na may P s = 1 9 kPa ay nagdudulot ng malaking pagkasira

mga gusali sa lunsod, at sa Ps = 98 kPa, nangyayari ang ganap na pagkasira

mga gusali at pagkamatay ng mga buhay na organismo.

Ang antas ng pagkasira ay naiimpluwensyahan ng mga tampok na istruktura ng mga istruktura, pati na rin ng lupain.

SHOCK WAVE

Isang halimbawa ng paglitaw at pagkalat ng U. siglo. maaaring magsilbi bilang isang gas sa isang tubo bilang isang piston. Kung ang piston ay gumagalaw nang mabagal, ang acoustic ay tumatakbo kasama ang gas sa bilis ng tunog a. (nababanat) compression wave. Kung ang piston ay hindi maliit kumpara sa bilis ng tunog, lumilitaw ang isang UV, ang bilis ng pagpapalaganap ng hiwa sa hindi nababagabag na gas ay mas malaki kaysa sa bilis ng paggalaw ng ch-c gas (ang tinatawag na mass velocity) , na kasabay ng bilis ng piston. Mga distansya sa pagitan ng ch-ts sa U. siglo. mas mababa kaysa sa hindi nababagabag na gas dahil sa gas compression. Kung ang piston ay unang itinulak sa gas sa mababang bilis at unti-unting pinabilis, kung gayon ang U. in: ay hindi agad nabubuo. Una, lumilitaw ang isang compression wave na may tuluy-tuloy na distribusyon ng density r at pressure p. Sa paglipas ng panahon, ang steepness ng harap ng compression ay tumataas, dahil ang mga perturbations mula sa mabilis na paglipat ng piston ay humahabol at tumindi, bilang isang resulta kung saan mayroong isang matalim na pagtalon sa lahat ng hydrodynamics. dami, i.e.

Mga batas sa shock compression. Kapag dumaan ang gas sa U. sa. ang mga parameter nito ay nagbabago nang husto at sa isang napakakitid na hanay. Ang kapal ng harap ng U. siglo. ay may pagkakasunud-sunod ng ibig sabihin ng libreng landas ng mga molekula, gayunpaman, para sa maraming teoretikal. nagsasaliksik na posibleng pabayaan ang gayong maliit na kapal at may mahusay na katumpakan palitan ang harap ng U. sa. ang ibabaw ng discontinuity, sa pag-aakalang kapag dumadaan dito, ang mga parameter ng gas ay biglang nagbabago (samakatuwid ang pangalan na ""). Ang mga halaga ng mga parameter ng gas sa magkabilang panig ng shock ay nauugnay. mga relasyon na nagmumula sa mga batas ng konserbasyon ng masa, momentum at enerhiya:

r1v1 = r0v0, p1 + p1v21 = p0 + r0v20, e1 + p1 / r1 + v21 / 2 = e0 + p0 / r0 + v20 / 2, (1)

Shock wave

Sa pang-araw-araw na pagsasanay, ang salitang "alon" ay nauugnay sa ideya ng isang pana-panahong proseso, isang malinaw na halimbawa kung saan ay ang kaguluhan sa dagat. Ang pag-indayog sa "alon" ay paboritong libangan ng mga naliligo.

Sa pisika, ginagamit nila ang salitang "alon" sa mas malawak na kahulugan at nagsasalita ng pagpapalaganap ng alon kahit na ang lokal na pagtaas o pagbaba ng presyon ay sanhi ng isang suntok, pagsabog o pagsipsip ng hangin.

Ang alon ng hangin na nilikha ng pagsabog ay mukhang kakaiba. (Sinabi namin kanina na ang isang air wave ay maaaring kunan ng larawan, kaya ang salitang "looks" ay medyo angkop para sa isang pressure wave.)

Sa fig. Ipinapakita ng 128 ang agarang profile ng naturang blast wave — inilalarawan ng curve ang distribusyon ng pressure sa ilang direksyon ng pagpapalaganap ng alon. Ang profile ng alon ay nabuo sa pamamagitan ng isang unti-unting pag-akyat, na nagtatapos sa isang matarik na pagbaba. Ang direksyon ng paggalaw ng alon ay ipinapakita sa diagram mula kaliwa hanggang kanan. Ang mga seksyon ng hangin na matatagpuan sa kanan ng harap ay nakapahinga sa itinuturing na instant - maaabot pa rin sila ng alon.

Ang pangunahing tampok ng inilarawan na paputok o, bilang ito ay tinatawag na, shock wave ay isang matalim na pagtalon ng presyon sa "harap"; ang mga punto sa pahinga ay nakukuha ng pinakamataas na presyon halos agad-agad: ang air particle ay nasa atmospheric pressure lang, at sa susunod na instant ang pressure sa lugar na ito ay pinakamataas. Pagkatapos, habang patuloy na sumusulong ang shock wave, unti-unting bababa ang presyon sa punto kung saan natin itinuon ang ating atensyon alinsunod sa profile ng kaliwang banayad na dalisdis ng burol.

Sa fig. Ipinapakita ng 128 ang distribusyon ng presyon sa anumang linya ng pagpapalaganap ng alon. Ang alon ay kumakalat sa kalawakan, at ang ibabaw ay ang harapan.

Ang shock front ay nagdadala ng isang pagtalon hindi lamang sa presyon, kundi pati na rin sa density at temperatura.

Bilang karagdagan sa mga pagbabago sa presyon at temperatura, ang shock wave ay may kasamang paggalaw. At sa isang sound wave, ang hangin ay nagsisimulang gumalaw kasama ang linya ng pagpapalaganap ng alon, ngunit doon ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay halos hindi napapansin. Sa shock wave, ang hangin ay nadadala nang napakalakas na ang "pagkahumaling" ay nagiging masyadong malambot na salita. Ang isang shock wave ay lumilikha ng isang malakas na hangin, isang bagyo ... Para sa paggalaw sa malakas na shock waves, marahil, hindi ka makakahanap ng isang angkop na salita sa lahat.

Ang pagtalon sa mga katangian na pinag-uusapan natin ay lubhang matalim - ang paglipat mula sa kumpletong pahinga hanggang sa pinakamataas na bilis ng paggalaw ay nangyayari sa isang segment ng landas na katumbas ng ilang haba ng libreng landas ng isang molekula ng gas. Para sa hangin, ito ay isang submicroscopic na halaga ng pagkakasunud-sunod ng daan-daang-libo ng isang sentimetro. Ang oras ng pagtalon ay sinusukat sa ika-sampung bilyon (10 × 10) na mga praksyon ng isang segundo. Ang ganitong tunay na agarang pagbabago sa estado ng presyon, density, temperatura, bilis ng paggalaw ay isang tanda ng isang shock wave.

Depende sa lakas ng pagsabog, ang pressure jump na dala ng shock wave, o, sa madaling salita, ang taas ng harap, ay maaaring ibang-iba: sa sandali ng pagdating ng shock wave, ang presyon ay maaaring tumaas mula sa ilang porsyento hanggang sampu-sampung beses.

Ang mga halaga ng mga paglukso ng lahat ng dami sa shock front ay nauugnay sa isa't isa. Ang pag-alam sa magnitude ng pagtalon sa presyon, maaari ding kalkulahin ang magnitude ng pagtalon sa density, temperatura, at bilis. Tinutukoy din ng taas ng harap ang bilis ng pagpapalaganap ng shock wave. Ang bilis ng mahinang shock wave ay hindi naiiba sa bilis ng pagpapalaganap ng isang ordinaryong sound wave. Habang tumataas ang taas ng harap, tumataas din ang bilis ng pagpapalaganap ng shock wave.

Magbigay tayo ng numerical data para sa isang "katamtamang" shock wave na nagpapataas ng pressure ng isa't kalahating beses. Lumalabas na ang gayong pagtaas ng presyon ay nangangailangan ng pagtaas ng density ng hangin ng 30% at pagtaas ng temperatura ng 35 °. Ang front velocity ng naturang shock wave ay halos 400 m / s. Kahit na may medyo maliit na pagtalon ng presyon ng 1.5 beses, ang shock wave ay makakasama ng hangin sa bilis na humigit-kumulang 100 m / s, i.e. 360 km / h Walang bagyo ang magbibigay ng ganoong bilis ng hangin.

Gayunpaman, posible ang mga pagsabog na maaaring lumikha ng hindi maihahambing na mas malakas na mga shock wave. Kung ang alon ay nagdadala ng isang sampung beses na pagtaas ng presyon, pagkatapos ay sa harap ng alon ay may biglang pagtaas sa density ng apat na beses at isang pagtaas sa temperatura ng 500 °. Ang bilis ng hangin ay umabot sa 725 m / s. Ang bilis ng pagpapalaganap ng naturang shock wave ay katumbas na ng 1 km / s.

Ang mga shock wave na nabuo ng malalakas na pagsabog ay naglalakbay ng sampu-sampung kilometro. Ang pagtalon sa mga katangian na dala ng shock wave ay nagsisilbing isang matalim na suntok laban sa mga hadlang na nakatagpo sa landas ng alon. Ang mahinang shock wave ay nagpapatumba sa mga bintana, sumisira sa mga dingding ng mga bahay, at nagbubunot ng mga puno. Ang mapanirang epekto ng mga mortar ay higit na nakabatay sa pagkilos ng mga shock wave.

Ang mapanirang epekto ng mga shock wave ay mahigpit na nakasalalay sa maraming mga pangyayari, at lalo na sa tagal ng pagkilos ng alon. Upang makapagbigay pa rin ng ilang ideya ng kaugnayan sa pagitan ng mapanirang pagkilos ng alon at ng pangunahing parameter nito - isang pagtaas ng presyon, itinuturo namin na ang isang shock wave na may taas na harap na 2% lamang ay may kakayahang magpatumba ng salamin , at ang isang alon na may dalang pagdodoble ng presyon ay bumabasag sa makapal na pader.

Mula sa aklat na Revolution in Physics may-akda ni Broglie Louis

2. Isang butil at alon na nauugnay dito.Ano ang pangunahing gawain? Mahalaga, sa pagtatatag ng isang tiyak na pagsusulatan sa pagitan ng pagpapalaganap ng isang tiyak na alon at ng paggalaw ng isang butil, at ang mga dami na naglalarawan sa alon ay dapat na nauugnay sa dinamikong

Mula sa aklat ng Pahayag ni Nikola Tesla may-akda Tesla Nikola

Mula sa aklat na Evolution of Physics may-akda Einstein Albert

Ano ang isang Wave? Ang ilang tsismis na inilunsad sa Washington ay nakarating sa New York nang napakabilis, sa kabila ng katotohanang walang sinumang taong sangkot sa pagkalat nito ang lumipat sa pagitan ng dalawang lungsod. Mayroong dalawang ganap na magkaibang paraan ng paghahatid, o

Mula sa aklat na Movement. Init may-akda Kitaigorodsky Alexander Isaakovich

Alon ng tunog Kung ang tunog ay dumarating kaagad, ang lahat ng mga particle ng hangin ay mag-vibrate bilang isa. Ngunit ang tunog ay hindi agad na lumalaganap, at ang mga volume ng hangin na nakahiga sa linya ng pagpapalaganap ay gumagalaw, na parang kinuha ng isang alon na nagmumula sa

Mula sa aklat na How to understand the complex laws of physics. 100 Simple at Nakakatuwang Karanasan para sa Mga Bata at Kanilang Magulang may-akda Dmitriev Alexander Stanislavovich

Shock wave Ang salitang "alon" sa pang-araw-araw na pagsasanay ay nauugnay sa ideya ng isang pana-panahong proseso, isang malinaw na halimbawa kung saan ang mga alon ng dagat. Ang pag-ugoy sa "mga alon" ay isang paboritong libangan ng mga naliligo. Sa pisika, ang salitang "alon" ay ginagamit sa mas maraming

Mula sa aklat na The Atomic Problem ni Ren Philip

17 Standing Wave, o Storm in a Glass of Water Para sa eksperimento, kailangan natin ng: isang malaking plastic bowl (maaari kang kumuha ng malawak na plastic bottle na may cut off neck), isang mixer. Dahil nagsimula tayo tungkol sa mga lubid, isipin natin kung anong mga batas ng pisika ang maaaring matutunan gamit ang isang lubid. Mga likido

Mula sa aklat ng may-akda

18 Sound standing wave Para sa eksperimento kailangan namin: isang walang laman na bote, isang makitid na takip mula sa isang felt-tip pen, o isang walang laman na panulat na walang pamalo. Ang alon na ipinadala natin sa kahabaan ng lubid ay halos walang pinagkaiba sa mga alon na lumilipad sa paligid natin sa himpapawid at naririnig natin bilang mga tunog.

Mula sa aklat ng may-akda

I. Shock wave Kapag tinutukoy ang pagkilos ng isang shock wave, ang sumusunod na formula ay karaniwang ginagabayan: ang mekanikal na pagkilos ng isang pagsabog, o ang pagkilos ng isang shock wave, ay proporsyonal sa cubic root ng kapangyarihan ng bomba. Paano dapat ang formula na ito Ang cubic root ng 2000 ay katumbas ng