Shok to'lqinining tuzilishi

Yuqori intensiv zarba to'lqinlarining kengligi gaz molekulalarining o'rtacha erkin yo'li tartibiga to'g'ri keladi (aniqrog'i, ~ 10 o'rtacha erkin yo'l va 2 o'rtacha erkin yo'ldan kam bo'lmasligi kerak; bu natija 1950-yillarning boshlarida Chapman tomonidan olingan. ). Makroskopik gaz dinamikasida o'rtacha erkin yo'lni nolga teng deb hisoblash kerakligi sababli, yuqori intensiv zarba to'lqinlarining ichki tuzilishini o'rganish uchun sof gaz-dinamik usullar mos kelmaydi.

Kinetik nazariya zarba to'lqinlarining mikroskopik tuzilishini nazariy o'rganish uchun ishlatiladi. Analitik jihatdan zarba to'lqinining tuzilishi muammosi hal etilmagan, biroq bir qator soddalashtirilgan modellar qo'llaniladi. Ana shunday modellardan biri Tamm-Mota-Smit modelidir.

Shok to'lqinining tezligi

Muhitda zarba to'lqinining tarqalish tezligi ma'lum muhitdagi tovush tezligidan oshadi. Ortiqcha kattaroq bo'lsa, zarba to'lqinining intensivligi (to'lqin jabhasi oldidagi va orqasidagi bosimlarning nisbati): (p sp.wave - p c.medium) / p c.medium.

Masalan, yadroviy portlash markazidan unchalik uzoq bo'lmagan joyda zarba to'lqinining tarqalish tezligi tovush tezligidan bir necha baravar yuqori. Zarba to'lqinining zaiflashishi bilan uzoqlashganda uning tezligi tez pasayadi va katta masofada zarba to'lqini tovush (akustik) to'lqinga aylanadi va uning tarqalish tezligi atrofdagi tovush tezligiga yaqinlashadi. 20 kiloton quvvatga ega yadro portlashi paytida havodagi zarba to'lqini masofalarni bosib o'tadi: 1000 m 1,4 s, 2000 m - 4 s, 3000 m - 7 s, 5000 m - 12 s. Shu sababli, portlash chaqnaganini ko'rgan odamning boshpana uchun biroz vaqti bor (erning burmalari, ariqlar va boshqalar) va shu bilan zarba to'lqinining zararli ta'sirini kamaytiradi (agar, albatta, odam chaqnashdan ko'r bo'lmasa). ).

Qattiq jismlardagi zarba to'lqinlari (masalan, tog' jinsidagi yadro yoki an'anaviy portlash, meteorit zarbasi yoki kümülatif reaktiv oqim natijasida yuzaga kelgan) bir xil tezlikda sezilarli darajada yuqori bosim va haroratga ega. Zarba to'lqini old qismi orqasidagi qattiq jism o'zini ideal siqiladigan suyuqlik kabi tutadi, ya'ni unda molekulalararo va atomlararo bog'lanishlar mavjud emas va moddaning kuchi to'lqinga ta'sir qilmaydi. Er va er osti yadro portlashi sodir bo'lganda, er ostidagi zarba to'lqinini zarar etkazuvchi omil deb hisoblash mumkin emas, chunki u tezda so'nib ketadi; uning tarqalish radiusi kichik va butunlay portlovchi huni hajmida bo'ladi, uning ichida bardoshli er osti nishonlarini to'liq mag'lub etishga erishilgan.

Portlash

Portlash- bu yonish rejimi bo'lib, unda zarba to'lqini modda orqali tarqalib, kimyoviy yonish reaktsiyalarini boshlaydi va o'z navbatida ekzotermik reaktsiyalarda chiqarilgan issiqlik tufayli zarba to'lqinining harakatini qo'llab-quvvatlaydi. Zarba to'lqini va uning orqasida joylashgan ekzotermik kimyoviy reaksiyalar zonasidan iborat kompleks tovushdan yuqori tezlikda modda bo'ylab tarqaladi va detonatsiya to'lqini deyiladi. Detonatsiya to'lqini jabhasi gidrodinamik normal uzilishning sirtidir.

Detonatsiya to'lqini frontining boshlang'ich statsionar moddaga nisbatan tarqalish tezligi deyiladi portlash tezligi... Portlash tezligi faqat portlovchi moddaning tarkibi va holatiga bog'liq va gazlarda ham, kondensatsiyalangan tizimlarda ham (suyuq yoki qattiq portlovchi moddalar) sekundiga bir necha kilometrga yetishi mumkin. Detonatsiya tezligi sekin yonish tezligidan ancha yuqori bo'lib, u har doim moddadagi tovush tezligidan ancha past bo'ladi va sekundiga o'nlab santimetr yoki sekundiga bir necha metrdan oshmaydi (vodorod-kislorod aralashmalarini yoqishda).

Ko'pgina moddalar sekin yonish va portlash qobiliyatiga ega. Bunday moddalarda portlashning tarqalishi uchun u tashqi ta'sir (mexanik yoki termal) bilan boshlanishi kerak. Muayyan sharoitlarda sekin yonish o'z-o'zidan detonatsiyaga aylanishi mumkin.

Detonatsiya, fizik-kimyoviy hodisa sifatida, portlash bilan tenglashtirilmasligi kerak.

Portlash - bu cheklangan hajmda qisqa vaqt ichida katta miqdordagi energiya ajralib chiqadigan va portlash joyida muhim mexanik ishlarni bajarishi yoki halokatga olib kelishi mumkin bo'lgan gazsimon portlash mahsulotlari hosil bo'ladigan jarayon. Portlash, shuningdek, gaz aralashmalari yoki portlovchi moddalarning cheklangan joyda yonishi va tez yonishi paytida ham sodir bo'lishi mumkin, ammo bu portlash to'lqinini yaratmaydi. Shunday qilib, otish jarayonida artilleriya qurolining barrelidagi poroxning tez (portlovchi) yonishi portlash emas. Yonilg'ining portlovchi yonishi paytida ichki yonish dvigatellarida paydo bo'ladigan taqillatish ham portlash deb ataladi.

Organik erituvchilar - qattiq moddalarni eritish uchun kimyoviy birikmalar (qatronlar, plastmassalar, bo'yoqlar va boshqalar). Bu guruhga spirtlar, efirlar, xlorli uglevodorodlar, ketonlar, uglevodorodlar va boshqalar kiradi.

Zarba to'lqini haqida tushuncha, uning xususiyatlari

Tez va nazoratsiz energiya chiqishi hosil qiladi portlash.

Chiqarilgan energiya issiqlik, yorug'lik, tovush va mexanik zarba to'lqini shaklida o'zini namoyon qiladi. Portlash manbai ko'proq kimyoviy reaktsiya qo'llaniladi. Ammo portlash mexanik va yadroviy energiyaning chiqishi bo'lishi mumkin (bug 'qozoni, yadroviy portlash). Yonuvchan, chang, gaz va havo bilan aralashtirilgan bug '(yonishni qo'llab-quvvatlovchi modda) yoqilganda portlashi mumkin. Texnologik jarayonlarda portlovchi vaziyat yuzaga kelishi ehtimolini butunlay istisno qilish mumkin emas. Portlashning asosiy zarar etkazuvchi omillaridan biri zarba to'lqinidir.

Shok to'lqini- bu sferik qatlam shaklida portlash joyidan barcha yo'nalishlarda tovushdan yuqori tezlikda tarqaladigan muhitning keskin siqilish maydoni.

Shok to'lqini reaktsiya zonasida chiqarilgan energiya tomonidan hosil bo'ladi. Portlash paytida hosil bo'lgan bug'lar va gazlar kengayib, atrofdagi havo qatlamlariga keskin zarba beradi, ularni yuqori bosim va zichlikka siqib chiqaradi va ularni yuqori haroratga qizdiradi. Bu havo qatlamlari keyingi qatlamlarni harakatga keltiradi. Shunday qilib, havoning siqilishi va harakati bir qatlamdan ikkinchisiga sodir bo'lib, zarba to'lqinini hosil qiladi. Bosimning kattaligi fazoda zarba to'lqini o'tganda vaqt o'tishi bilan o'zgaradi. Zarba to'lqinining ma'lum bir nuqtaga kelishi bilan bosim maksimal Pf = Po + DPf ga etadi, bu erda Po atmosfera bosimidir. Olingan siqilgan havo qatlamlari deyiladi siqilish bosqichi. To'lqin o'tgandan keyin bosim pasayadi va atmosferadan pastga tushadi. Ushbu pasaytirilgan bosim zonasi deyiladi siyraklanish bosqichi.

Havo massalari zarba jabhasining orqasida to'g'ridan-to'g'ri harakatlanadi. Ushbu havo massalarining sekinlashishi tufayli to'siqlarga duch kelganda bosim paydo bo'ladi tezlik boshi havo zarba to'lqini.

Shok to'lqinining zararli ta'sirining asosiy xususiyatlari:

- Old tomondan ortiqcha bosim zarba to'lqini (Rf) - zarba to'lqinining oldingi qismidagi maksimal bosim va Paskalda (Pa) o'lchanadigan normal atmosfera bosimi (Ro) o'rtasidagi farq. Zarba old qismidagi ortiqcha bosim quyidagi formula bo'yicha hisoblanadi:

bu erda: DRf - ortiqcha bosim, kPa;

qe - portlashning TNT ekvivalenti (qe = 0,5q, q - portlash kuchi, kg);

R - portlash markazidan masofa, m.

- Tezlik bosh bosimi - bu havo oqimi tomonidan yaratilgan dinamik yuk; Daryolar tezligining boshi havoning tezligi va zichligiga bog'liq.

bu erda V - zarba jabhasi orqasidagi havo zarralarining tezligi, m / s;

r - havo zichligi, kg / m3.

- siqish fazasining davomiyligi, ya'ni kuchaygan bosimning ta'sir qilish vaqti.

t = 0,001 q1 / 6 R1 / 2,

bu erda R metrda, q kilogrammda va t soniyada.

Suvdagi zarba to'lqini havodan farq qiladi, chunki bir xil masofalarda suvdagi zarba frontidagi bosim havoga qaraganda ancha katta va harakat vaqti qisqaroq. Tuproqdagi siqilish to'lqinlari, havodagi zarba to'lqinidan farqli o'laroq, to'lqinlar old qismidagi bosimning kamroq keskin oshishi va old tomondan sekinroq zaiflashishi bilan tavsiflanadi.

Shok to'lqini odamga shikast etkazishi va o'limga olib kelishi mumkin. Mag'lubiyat bevosita yoki bilvosita bo'lishi mumkin. To'g'ridan-to'g'ri zarar ortiqcha bosim va yuqori tezlikdagi havo bosimi ta'siridan kelib chiqadi. Shok to'lqini odamni bir necha soniya davomida zo'ravonlik bilan siqadi. Yuqori tezlikdagi bosim tananing kosmosda harakatlanishiga olib kelishi mumkin. Insonning bilvosita shikastlanishi yuqori tezlikda uchadigan qoldiqlarning ta'siri natijasida bo'lishi mumkin.

Biror kishiga etkazilgan zararning tabiati va darajasi portlashning kuchi va turiga, masofaga, shuningdek, odamning joylashuvi va pozitsiyasiga bog'liq. Juda og'ir kontuziyalar va shikastlanishlar 100 kPa (1 kgf / sm 2) dan ortiq bosim ostida sodir bo'ladi: ichki organlarning yorilishi, mehmonlarning sinishi, ichki qon ketishi va boshqalar. 60 dan 100 kPa gacha (0,6 dan 1 kgf / sq. Sm gacha) ortiqcha bosimlarda mavjud. og'ir kontuziya va jarohatlar: ongni yo'qotish, suyak sinishi, burun va quloqlardan qon ketishi, ichki organlarga mumkin bo'lgan zarar. O'rtacha og'irlik lezyonlar 40-60 kPa (0,4-0,6 kgf / sm2) ortiqcha bosimda paydo bo'ladi: dislokatsiyalar, eshitish organlarining shikastlanishi va boshqalar. VA engil yaralar 20-40 kPa (0,2-0,4 kgf / sq.sm) bosim ostida. Zarba to'lqini binolarga, inshootlarga mexanik ta'sir ko'rsatadi va ularning buzilishiga olib kelishi mumkin. Metall ramkali binolar o'rtacha 20-40 kPa va 60-80 kPa da tugallangan, g'ishtli binolar 10-20 kPa va 30-40, yog'och binolar 10 va 20 kPa da nobud bo'ladi.

Atmosferadagi yadroviy portlashda portlash energiyasining taxminan 50% zarba to'lqinining shakllanishiga sarflanadi. Reaktsiya zonasida bosim milliardlab atmosferaga etadi (10 milliard Pa gacha). O'rtacha quvvatdagi yadro portlashining havo portlash to'lqini 1,4 sekundda 1000 m, 12 C da 5000 m masofani bosib o'tadi. 3 km 30 kPa (0,3 kgf / sm 2).

Himoya tuproq

Alohida yoki bir-biri bilan birgalikda qo'llaniladigan quyidagi himoya usullari mavjud: himoya topraklama, neytrallash, himoya o'chirish, turli kuchlanish tarmoqlarini elektrdan ajratish, past kuchlanishdan foydalanish, oqim qismlarini izolyatsiya qilish, potentsial tenglashtirish.

Izolyatsiya qilingan neytral bilan 1000 V gacha kuchlanishli elektr inshootlarida (EI) va izolyatsiyalangan o'rta nuqta bilan to'g'ridan-to'g'ri oqimning Evropa Ittifoqida izolyatsiyani kuzatish yoki himoya o'chirish bilan birgalikda himoya topraklama qo'llaniladi.

Ushbu elektr inshootlarida transformator orqali 1000 V dan yuqori kuchlanishli tarmoqqa ulangan 1000 V gacha bo'lgan kuchlanishli tarmoq o'rtasidagi izolyatsiya buzilgan taqdirda ushbu tarmoqda yuqori kuchlanish paydo bo'lishidan himoyalangan. past kuchlanishli yon transformatorda har bir fazada o'rnatilishi mumkin bo'lgan buzilish sug'urtasi bilan past va yuqori kuchlanishli o'rash.

1000 V gacha kuchlanishli elektr inshootlarida qattiq tuproqli neytral yoki doimiy elektr stantsiyalarida tuproqli o'rta nuqtada neytrallash yoki himoya o'chirish qo'llaniladi. Ushbu Evropa Ittifoqi mamlakatlarida elektr qabul qiluvchilarning korpuslarini erga ulanmasdan erga ulash taqiqlanadi.

Himoyaviy o'chirish, himoya topraklama yoki neytrallash yordamida xavfsizlikni ta'minlash mumkin bo'lmagan yoki ularni qo'llash qiyinchiliklarga olib keladigan hollarda himoya qilishning asosiy yoki qo'shimcha usuli sifatida ishlatiladi.

Himoya topraklama, topraklama yoki himoya o'chirishdan foydalanishning iloji bo'lmasa, elektr stantsiyasiga izolyatsiyalash joylaridan xizmat ko'rsatishga ruxsat beriladi.

Zarba to'lqini - bu portlash markazidan barcha yo'nalishlarda tarqaladigan muhitning o'tkir va kuchli siqilish maydoni.

tovushdan yuqori tezlikda.

Zarba to'lqinlari deyarli har qanday muhitda portlash paytida paydo bo'ladi va portlash ta'sirini sezilarli masofaga uzatadi.

Zarba to'lqini tarqaladigan muhitga qarab quyidagi to'lqinlar farqlanadi: havo to'lqinlari (havoda tarqaladigan); perkussiya (suv muhitida tarqalgan); seysmik portlovchi

(erga yoyilgan).

2.3. 1. Asosiy xossalari va shakllanish mexanizmi

zarba to'lqinlari

Portlovchi zaryadning (HE) portlashi misolida zarba to'lqinining hosil bo'lish jarayonini ko'rib chiqaylik.

Portlovchi zaryad portlaganda, o'nlab va hatto yuz minglab atmosfera bosimi ostida bo'lgan portlashning gazsimon mahsulotlar kengayib, atrof-muhitni (havo, suv, tuproq va boshqalar) siqib chiqaradi. Muhitda portlash jarayonining rivojlanishi sxematik tarzda rasmda ko'rsatilgan. 2.2. M1 portlash to'lqini portlovchi zaryaddan o'tgandan so'ng (chiziq chiziq zaryadning portlagan qismini ko'rsatadi), portlash mahsulotlari kengayishni boshlaydi.

Ma'lum bir vaqtda mahsulotlarning kengayishi zonasi SM1 S 1 egri chizig'i bilan chegaralangan, portlashdan qo'zg'atilgan zarba to'lqinining old qismi BA va A1 V 1 Portlash tezligi zarba tezligi bilan bog'liq.

Muhitning sezilarli isishiga olib keladigan siqish to'lqini barqaror bo'lishi mumkin

faqat sakrash bilan zarba to'lqini shaklida

oldingi bosimning bir xil o'zgarishi; bosimning silliq ortishi bilan oldingi

beqaror va tezda bosimning keskin o'zgarishiga aylanadi.

Shok to'lqinidan keyin kam uchraydigan to'lqin keladi.

Guruch npouecca. 2.2. Atrof muhitda portlashning rivojlanish sxemasi

188 2-bo'lim. Portlashlar

siqilgan va isitiladigan havo orqali harakatlanib, zarba to'lqinining old qismini bosib o'tadi.

Zarba to'lqinining o'tishi paytida bosimning vaqtga qarab o'zgarishi diagrammasi shaklda ko'rsatilgan. 2.3.

1 0 l 1 1 e 1 2

Guruch. 2.3. Shok to'lqini o'tish paytida bosimning vaqt o'zgarishi sxemasi:

1 - siqilish bosqichi; 2 - siyraklanish bosqichi (zich muhitda portlashlar uchun - poygalar bosqichi

tortish yoki tushirish)

To'lqin kosmosning ma'lum bir nuqtasiga etib kelgan paytda, qo'shni mintaqadagi bosim keskin p0 dan (bezovtalanmagan muhitda) p1 ga (zarba frontida) ortadi. Old tomondan bosim tez pasayadi va bir muncha vaqt o'tgach / ech (siqish fazasi vaqti), to'lqin nuqtaga kelgandan so'ng, u p0 dan kam bo'lib chiqadi - siqilish fazasi kamdan-kam uchraydigan faza bilan almashtiriladi.

Zarba to'lqinidagi bosim atmosferadan yuqori bo'lgan vaqt siqish fazasi, bosim atmosferadan past bo'lgan vaqt esa kamdan-kam bo'lish fazasi deb ataladi.

Zarba to'lqini ma'lum bir nuqtaga kelgan paytda, bu nuqtada yotgan muhit ushbu to'lqinning tarqalish yo'nalishi bo'yicha va tezlik bilan harakatlana boshlaydi. u (t) ning o'zgarishi tabiati p (t) ning o'zgarishi tabiatiga o'xshaydi. Siqilish bosqichida muhit zarba to'lqinining harakat yo'nalishi bo'yicha harakat qiladi; kamdan-kam uchraydigan bosqichda - teskari yo'nalishda, lekin bir oz pastroq tezlikda.

Shok to'lqinining old qismi tez orada supersonikdan tarqaladi

stu (V> c0) va uning dumi, bu erda 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-

V c0 ga yaqinlashganda va u nolga yaqinlashadi, ya'ni degeneratsiyaning zarba to'lqini.

akustik (elastik) to'lqinga kiradi. Shuning uchun zarba to'lqini

ham siqilish, ham siyraklanish hududlariga ega. Amalda, harakat

zarba to'lqini siqilish bosqichi bilan aniqlanadi. Kamdan kam bosqichli harakat

nia odatda ahamiyatsiz, shuning uchun u hisobga olinmaydi, bundan mustasno

Ba'zi shaxsiy effektlar.

2.3.2. Shok to'lqini parametrlari

Shok to'lqinining asosiy parametrlari:

zarba to'lqinining old qismidagi ortiqcha bosim;

ob'ekt yuzasiga ta'sir qiluvchi zarba to'lqinining yuqori tezlikdagi bosimi;

zarba to'lqinining davomiyligi;

to'lqin impulsi va boshqalar.

Zarba to'lqinining old qismidagi ortiqcha bosim to'lqinning oldingi qismidagi bosim va atmosfera bosimi o'rtasidagi farq bilan tavsiflanadi.

dr = P1 - Po,

bu erda p1 - zarba old qismidagi bosim;

p 0 - buzilmagan muhitdagi bosim (atmosfera bosimi).

Shok to'lqini bosimning maksimal qiymatiga ko'tarilish tezligi bilan tavsiflanadi.

Maksimal portlash bosimi ostida eng buyuk

1 0 1,3 kPa boshlang'ich bosimida yopiq idishda eng portlovchi gaz, bug ', chang-havo aralashmasining deflagratsiya yonishi paytida paydo bo'ladigan bosim. Havo aralashmasining portlashi paytida maksimal bosim quyidagi formula bo'yicha hisoblanishi mumkin:

bu erda p0 - havo suspenziyasi joylashgan dastlabki bosim, kPa;

T 0 - dastlabki aralashmaning boshlang'ich harorati, K;

Tr - stoxiometrikning adiabatik yonish harorati

doimiy hajmdagi havo bilan aralashmalar, K; pc - gazsimon yonish mahsulotlarining mollari soni; f / 11 - dastlabki gaz aralashmasining mollari soni.

Shok to'lqini tepalik bilan tavsiflanadi. Cho'qqi - zarbaning bo'limi

to'lqinlar zarba siqish paytidan boshlab kimyoviy reaktsiyaning tugashigacha;

eng yuqori bosim hosil bo'lgan joyda.

Shok to'lqinining parametri to'lqinning impulsidir. To'lqin impulsining kattaligi portlash sodir bo'lgan muhitga qarab har xil bo'ladi. Umuman olganda, to'lqin impulsi qonun bilan tavsiflanadi

bu erda G R - portlovchi (yonuvchi) moddaning massasi; - zarba to'lqini ta'sirining masofasi;

<р - угол отражения волны.

Shok to'lqinining tarqalishi uning ta'siri va kuchini belgilaydigan ko'plab omillarga bog'liq.

Zarba to'lqinining ta'sirini baholash uchun yukning tabiatini va ushbu yuk ta'sir qiladigan tizimning parametrlarini bilish kerak. Yukning tabiati odatda zarba to'lqini bosimining p (t) vaqtida noldan tszh siqilish fazasi vaqtigacha bo'lgan o'zgarish funktsiyasi bilan tavsiflanadi.

Zarba to'lqinining ma'lum bir tizimga ta'siri tabiati siqish fazasining tszh ta'sir qilish vaqti va vaqt o'rtasidagi nisbatga bog'liq.

"t" tizimining relaksatsiyasini, boshqa tizimlar uchun esa T tebranish davriga o'zgartiramiz.

Agar fsj >> "t bo'lsa, zarba to'lqinining ta'siri uning old qismidagi ortiqcha bosimning kattaligi bilan belgilanadi, chunki bu holda tizim bunday vaqt oralig'ida (tartibda) deformatsiyalanadi.

(1 / 4- 1 / Z) t), bunda oldingi bosim pasaymaydi.

olib ketish shoshilinch. Agar, aksincha, tszh<< "t, то давление за фронтом волны

tizim amalda shunday qisqa vaqt ichida kamayadi

u deformatsiyadan charchamaydi va uning keyingi deformatsiyalari u tomonidan olingan harakat miqdori va, demak, zarba to'lqinining o'ziga xos impulsi bilan belgilanadi.

Siqilish fazasining vaqti ko'pgina omillarga bog'liq: portlovchi zaryadning hajmi va shakli, portlash sodir bo'lgan muhit, portlashning tabiati.

modda, portlash energiyasi va h.k. siqish fazasining davomiyligi tszh n, o'xshashlik qonunlarining tegishli shakllaridan foydalangan holda, ifodalaydi.

formulalar (2.4).

F1, F2, F3 - funksional bog'liqlik.

Zarba to'lqinlarining parametrlarini va ularning ta'sirini baholash uchun katta ahamiyatga ega bo'lgan portlashlarning o'xshashlik qonuni bo'lib, u har xil portlovchi moddalardan tashkil topgan har xil massa zaryadlarining portlashi natijasida qo'zg'atilgan zarba to'lqinlarining xususiyatlarini, shuningdek, portlash sodir bo'lgan portlashlarni solishtirish imkonini beradi. portlovchi aralashmalarning yonishi bilan.

Detonatsiya yonishi portlovchi muhitda u orqali etarlicha kuchli zarba to'lqini (yoki zarba siqish to'lqini) o'tganda sodir bo'ladi. Misol uchun, agar portlovchi moddaning nuqta zaryadi yonuvchi gaz aralashmasi bilan yopiq hajmda portlasa yoki alangalanish manbasidan yong'in sodir bo'lsa, u holda zarba to'lqini zaryad bo'lgan nuqtadan gaz aralashmasi bo'ylab tarqaladi. joylashgan, unda gaz aralashmasining davlat parametrlarida keskin sakrashga o'xshash o'sish - bosim , harorat, zichlik. Zarba to'lqinida siqilganda gaz haroratining oshishi shunga o'xshash adiabatik siqilishga qaraganda ancha katta. Shuning uchun zarba to'lqini bilan siqilgan gazning mutlaq harorati

pr., zarba to'lqinining bosimiga burilish.

Shuning uchun, agar zarba to'lqini etarlicha kuchli bo'lsa, unda temp

zarba to'lqini ta'sirida gaz harorati o'z-o'zidan yonish haroratiga ko'tarilishi mumkin. Shok to'lqini yuqori tezlikli bosh bilan tavsiflanadi. Yuqori tezlik

bosh har qanday to'siqda tormozlanish natijasida hosil bo'ladi

zarba to'lqinida harakatlanuvchi havo massalari. Harakat tezligi

kengaytiruvchi gazlar, tezlik boshini hosil qilish, gazlarning siqilish darajasiga va ularning zarba to'lqini bilan isishiga bog'liq. Bosim turli xil narsalarni ag'darish va uzoq masofalarga tashlashga olib keladi.

Zarba to'lqini kosmosda tovushdan yuqori tezlikda tarqaladi. Masalan, yadro portlashidagi zarba to'lqini dastlabki 1000 m ni 2 sekundda, 2000 m ni 5 sekundda, 3000 m ni 8 soniyada bosib o'tadi.

Shok to'lqinining kuchi juda yuqori va sezilarli halokatga olib keladi. Agar bosimning ko'tarilish tezligi nisbatan past bo'lsa, unda eng kam bardoshli qismlar, masalan, deraza va eshiklar birinchi navbatda yo'q qilinadi. Bir xil mustahkamlikdagi qurilish strukturasi bo'lsa, tomning ko'tarilishi va barcha devorlarning vayron bo'lishi bir vaqtning o'zida sodir bo'ladi. Haddan tashqari zarba to'lqini bosimi portlash paytida jiddiy zararga olib keladi. Jadval 2.3 zarar darajasini ko'rsatadigan ma'lumotlarni o'z ichiga oladi.

2.3-jadval. Shok to'lqinidan portlash shikastlanishi

Damener b5, zarba SUG'URTA QADAM

Pa ga to'lqin

Zarar darajasi

Temirsiz beton va cüruf bloklari devorlari qulab tushadi

Jiddiy strukturaviy shikastlanishning pastki chegarasi

50% halokat

Sanoat binolaridagi og'ir mashinalar (1,35 tonna) kichik zararga duchor bo'ladi. Chelik konstruktsiyalar egilgan

P s = 1 9 kPa bo'lgan zarba to'lqini sezilarli halokatga olib keladi

shahar binolari va Ps = 98 kPa da to'liq vayron bo'ladi

binolar va tirik organizmlarning o'limi.

Vayronagarchilik darajasiga tuzilmalarning strukturaviy xususiyatlari, shuningdek, relef ta'sir qiladi.

SHOK TOLQINI

U. asrining paydo boʻlishi va tarqalishiga misol. piston sifatida quvurda gaz sifatida xizmat qilishi mumkin. Agar piston sekin harakatlansa, akustik gaz bo'ylab tovush tezligida ishlaydi. (elastik) siqish to'lqini. Agar piston tovush tezligi bilan solishtirganda kichik bo'lmasa, UV paydo bo'ladi, buzilmagan gaz orqali kesmaning tarqalish tezligi ch-c gazining harakat tezligidan (massa tezligi deb ataladigan) kattaroqdir. , bu pistonning tezligiga to'g'ri keladi. U. asrda ch-ts orasidagi masofalar. gazning siqilishi tufayli buzilmagan gazga qaraganda kamroq. Agar piston gazga avval past tezlikda surilsa va asta-sekin tezlashtirilsa, U. in: darhol hosil boʻlmaydi. Birinchidan, zichlik r va bosim p ning uzluksiz taqsimlanishi bilan siqilish to'lqini paydo bo'ladi. Vaqt o'tishi bilan siqilishning old qismining tikligi oshadi, chunki tez harakatlanuvchi pistonning tebranishlari ushlanib, kuchayadi, buning natijasida barcha gidrodinamikada keskin sakrash sodir bo'ladi. miqdorlar, ya'ni.

Shokni siqish qonunlari. U. orqali gaz oʻtganda. uning parametrlari juda keskin va juda tor doirada o'zgaradi. U. asrning old qismining qalinligi. molekulalarning o'rtacha erkin yo'l tartibiga ega, lekin ko'pchilik uchun nazariy. tadqiqotlarda bunday kichik qalinlikni e'tiborsiz qoldirish va U.ning old qismini katta aniqlik bilan almashtirish mumkin. uzilish yuzasi, agar u orqali o'tayotganda, gaz parametrlari keskin o'zgaradi (shuning uchun "" nomi). Zarbaning har ikki tomonidagi gaz parametrlarining qiymatlari o'zaro bog'liq. massa, impuls va energiyaning saqlanish qonunlaridan kelib chiqadigan munosabatlar:

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

Shok to'lqini

Kundalik amaliyotda "to'lqin" so'zi davriy jarayon g'oyasi bilan bog'liq bo'lib, uning yorqin misoli dengizdagi hayajondir. “To‘lqinlar”da chayqalish cho‘milishchilarning sevimli mashg‘ulotidir.

Fizikada ular "to'lqin" so'zini kengroq ma'noda ishlatadilar va hatto bitta zarba, portlash yoki havo so'rilishi natijasida bosimning mahalliy ortishi yoki pasayishi sodir bo'lganda ham to'lqin tarqalishi haqida gapiradilar.

Portlash natijasida hosil bo'lgan havo to'lqini juda o'ziga xos ko'rinadi. (Havo to'lqinini suratga olish mumkinligini yuqorida aytdik, shuning uchun "ko'rinadi" so'zi bosim to'lqini uchun juda mos keladi.)

Shaklda. 128 bunday portlash to'lqinining bir lahzali profilini ko'rsatadi - egri chiziq to'lqin tarqalishining ma'lum bir yo'nalishi bo'yicha bosimning taqsimlanishini tasvirlaydi. To'lqin profili asta-sekin ko'tarilish orqali hosil bo'lib, keskin pasayish bilan yakunlanadi. To'lqin harakatining yo'nalishi diagrammada chapdan o'ngga ko'rsatilgan. Old tomonning o'ng tomonida joylashgan havo qismlari ko'rib chiqilayotgan lahzada dam oladi - to'lqin hali ham ularga etib boradi.

Ta'riflangan portlovchi yoki, deyilganidek, zarba to'lqinining asosiy xususiyati "old" da keskin bosim sakrashidir; dam olish nuqtalari maksimal bosim bilan deyarli bir zumda ushlanadi: havo zarrasi atmosfera bosimida edi va keyingi lahzada bu joydagi bosim maksimal bo'ladi. Keyin, zarba to'lqini yanada kuchaygan sari, biz diqqatimizni qaratgan nuqtadagi bosim tepalikning chap yumshoq qiyalik profiliga muvofiq asta-sekin kamayadi.

Shaklda. 128 to'lqin tarqalishining har qanday chizig'i bo'ylab bosimning taqsimlanishini ko'rsatadi. To'lqin kosmosda tarqaladi va sirt old tomonda.

Zarba old tomoni nafaqat bosimda, balki zichlik va haroratda ham sakrashni amalga oshiradi.

Bosim va haroratning o'zgarishiga qo'shimcha ravishda, zarba to'lqini o'zi bilan harakat qiladi. Va tovush to'lqinida havo to'lqin tarqalish chizig'i bo'ylab harakatlana boshlaydi, ammo u erda bu hodisa deyarli sezilmaydi. Shok to'lqinida havo shu qadar kuchli olib tashlanadiki, "maftun" so'z juda yumshoq bo'lib qoladi. Shok to'lqini kuchli shamolni, bo'ronni yaratadi ... Kuchli zarba to'lqinlarida harakat qilish uchun, ehtimol, siz umuman mos so'z topa olmaysiz.

Biz aytayotgan xususiyatlarning sakrashi juda keskin - to'liq dam olishdan maksimal harakat tezligiga o'tish gaz molekulasining erkin yo'lining bir necha uzunligiga teng bo'lgan yo'l segmentida sodir bo'ladi. Havo uchun bu santimetrning yuz mingdan bir qismiga teng submikroskopik qiymatdir. O'tish vaqti soniyaning o'n milliardinchi (10 × 10) kasrlarida o'lchanadi. Bosim, zichlik, harorat, harakat tezligi holatining bunday haqiqatan ham bir zumda o'zgarishi zarba to'lqinining belgisidir.

Portlash kuchiga qarab, zarba to'lqini tomonidan olib borilgan bosimning sakrashi yoki boshqacha qilib aytganda, old tomonning balandligi juda farq qilishi mumkin: zarba to'lqini kelgan paytda bosim bir necha baravarga oshishi mumkin. foizdan o'nlab martagacha.

Shok old qismidagi barcha miqdorlarning sakrash qiymatlari bir-biri bilan bog'liq. Bosimdagi sakrashning kattaligini bilgan holda, zichlik, harorat va tezlikda sakrashning kattaligini ham hisoblash mumkin. Old tomonning balandligi zarba to'lqinining tarqalish tezligini ham belgilaydi. Kuchsiz zarba to'lqinlarining tezligi oddiy tovush to'lqinining tarqalish tezligidan farq qilmaydi. Old tomonning balandligi oshishi bilan zarba to'lqinining tarqalish tezligi ham oshadi.

Keling, bosimni bir yarim baravar oshiradigan "kamtarona" zarba to'lqini uchun raqamli ma'lumotlarni keltiramiz. Ma'lum bo'lishicha, bosimning bunday oshishi havo zichligining 30% ga oshishiga va haroratning 35 ° ga oshishiga olib keladi. Bunday zarba to'lqinining oldingi tezligi taxminan 400 m / s ni tashkil qiladi. Bosimning nisbatan kichik sakrashi 1,5 marta bo'lsa ham, zarba to'lqini u bilan havoni taxminan 100 m / s tezlikda tortib oladi, ya'ni. 360 km/soat Hech qanday bo'ron bunday shamol tezligini bermaydi.

Biroq, beqiyos kuchli zarba to'lqinlarini yaratishi mumkin bo'lgan portlashlar mumkin. Agar to'lqin o'zi bilan bosimning o'n baravar ko'tarilishini ta'minlasa, u holda to'lqin frontida zichlikning to'rt baravar keskin oshishi va haroratning 500 ° ga oshishi kuzatiladi. Shamol tezligi 725 m/s ga etadi. Bunday zarba to'lqinining tarqalish tezligi allaqachon 1 km / s ga teng.

Kuchli portlashlar natijasida hosil bo'lgan zarba to'lqinlari o'nlab kilometrlarni bosib o'tadi. Shok to'lqini o'zi bilan olib keladigan xususiyatlarning sakrashi to'lqin yo'lida duch kelgan to'siqlarga qarshi keskin zarba sifatida ishlaydi. Zaif zarba to'lqinlari deraza oynalarini uradi, uylarning devorlarini vayron qiladi va daraxtlarni yulib yuboradi. Minomyotlarning halokatli ta'siri asosan zarba to'lqinlarining ta'siriga asoslanadi.

Zarba to'lqinlarining halokatli ta'siri keskin ko'p holatlarga, xususan, to'lqin ta'sirining davomiyligiga bog'liq. To'lqinning halokatli ta'siri va uning asosiy parametri - bosimning oshishi o'rtasidagi bog'liqlik haqida bir oz tasavvurga ega bo'lish uchun biz old balandligi atigi 2% bo'lgan zarba to'lqini oynani urib yuborishga qodir ekanligini ta'kidlaymiz. , va bosimni ikki baravar oshiruvchi to'lqin qalin devorlarni buzadi.

2. Zarracha va u bilan bog'langan to'lqin.Asosiy vazifa nima edi? Aslida, ma'lum bir to'lqinning tarqalishi va zarrachaning harakati va to'lqinni tavsiflovchi miqdorlar o'rtasidagi ma'lum bir muvofiqlikni o'rnatishda dinamika bilan bog'liq bo'lishi kerak.