- •5. Ударные волны
- •5.1. Общие сведения о воздушной ударной волне
- •5.2. Параметры воздушной ударной волны (вув)
- •5.3. Отражение вув от прочных преград
- •Соотношение избыточных давлений на фронте падающей и отраженной вув
- •6. Действие взрыва
- •6.1. Основные факторы, разрушающего действия ув и элементы
- •1 Кг тнт 103 ккал; 1 т тнт 106 ккал; 1 кт тнт 109 ккал.
- •6.2. Действие взрыва на здания, сооружения и оборудование.
- •6.3. Зоны действия взрыва
- •6.4. Действие взрыва на организм человека
- •Характеристика поражения человека действием вув
- •7. Особенности взрыва в грунте и воде
- •7.1. Характерные особенности грунтов
- •7.2. Зоны действия и разрушающее действие взрыва в грунте
- •7.3. Ударные волны в воде
- •7.4. Экспериментальные исследования в области взрывов
- •Оглавление
7.3. Ударные волны в воде
В результате взрыва заряда ВВ в однородной водной среде (далеко от дна и от поверхности) в воде возникает пузырь из нагретых сжатых газов, давление которых будет значительно выше давления в окружающей среде. Расширяясь, газы образуют в воде ударную волну, также как это имеет место в воздухе. Понятно, что свойства ударных волн и их характеристики должны зависеть от свойств среды.
По мере расширения пузыря давление в нем быстро падает. В некоторый момент времени давление в газовом пузыре сравнивается с давлением в окружающей среде, но расширение на этом не заканчивается. Вода, примыкающаяся к газовому пузырю, имея значительную скорость, некоторое время будет двигаться по инерции, растягивая пузырь. После того, как движение воды прекратиться, давление в пузыре будет меньше, чем давление в окружающей среде; газовый пузырь начнет сжиматься, опять пройдет положение равновесия и, таким образом, будет некоторое время пульсировать. Такую пульсацию можно заметить также при взрыве в воздухе, однако, в воде из-за большей плотности и больших сил инерции это явление особенно рельефно. Пульсирующий пузырь начинает двигаться вверх, как бы «всплывая» в воде.
Для воды характерно сравнительно высокое значение скорости звука Со 1500 м/с. Скорость УВ в воде, уменьшаясь по мере распространения, быстро достигает значения скорости звука и волна приобретает «акустический» характер, хотя давление в ней могут быть еще значительными.
Так, если рассмотреть УВ в воде с чрезвычайно большим давлением на фронте 1 = 5000 кг/см2, то за фронтом такой волны будет поток воды со значительной скоростью = 250 м/с. Волна будет распространяться со скоростью Д = 1975 м/с, значительно превышающей скорость звука. Но если давление на фронте ударной волны в воде снизиться до величины 250 кг/см2, которая еще весьма значительна, то такая волна будет иметь скорость потока за фронтом всего лишь = 15 м/с и скорость ее распространения окажется практически равный скорости звука. Вследствие того, что УВ в воде быстро принимает квазиакустический характер, а также из-за иных условий отражения на твердой поверхности, эффекты отражения, направленности выражены слабее, чем в случае ВУВ; действие УВ в воде по своему характеру близко к гидростатическому давлению, действующему одинаково по всем направлениям.
Затухание ударных волн в воде происходит медленнее чем в воздухе, поэтому при одинаковых приведенных расстояниях как давления, так и импульсы УВ в воде значительно больше, чем на воздухе.
Так, например, давление отражения в воде может быть приближенно оценено по формуле
,
где .
Для =2 – 3 давление отражения в воде в десятки раз! выше, чем давление отражения на воздухе; при =5 давление отражения в воде примерно в 150…160 раз больше, чем на воздухе.
Величина импульса отражения УВ в воде может быть подсчитана по приближенной формуле
.
Поскольку на воздухе J = (50 – 60) , то при одинаковых R и Сэкв импульс в воде примерно в раз больше, чем на воздухе.
Приведенные выше формулы относились к однородной водной среде. Если заряд находится неподалеку от поверхности воды, то значения давления и импульса могут существенно снизиться.
При взрыве заряда неподалеку от поверхности воды на ней образуется купол и затем происходит выброс, причем может сформироваться водяной столб значительной высоты. Исследованиям установлено, что образование купола и выброс связаны преимущественно с воздействием газового пузыря.