Файл: Расчет конструкций убежищ..pdf

тов детонации, и с самого начала процесса расширения про­ дуктов взрыва давление в них будет падать. По продуктам взрыва (ПВ) пойдет волна разрежения; по воздуху, сразу вовлекаемому в движение, пойдет ударная волна. Расстоя­ ния, на которых действие ПВ практически не будет сказы­ ваться на воздушной ударной волне, можно оценить при­ ближенным методом, применяемым к конденсированным взрывчатым веществам (ВВ) [7]. При этом предполагают, что заряд детонирует мгновенно, т. е. скорость детонации не учитывается. Тогда в продуктах детонации при плотно­ сти, равной первоначальной плотности заряда, будет сред­ нее давление рср, которое в 2 раза меньше давления на фрон­ те детонационной волны.

При взрыве облака газовоздушной смеси в неограничен­ ной среде (воздух) ПВ через некоторое время после начала разлета займут некоторый предельный объем оот, отвеча­ ющий остаточному давлению окружающей среды рг. Если

Следовательно, продукты взрыва газовоздушных сме­ сей расширяются приблизительно в 5—6 раз, а не в 800— 1600 раз, как при взрыве обычных ВВ.

В случае сферического взрыва ГВС (см. рис. 21) пре­ дельный радиус объема, занятого ПВ, будет:

з / —

Г* « /‘о |/ 5 =1, 7г0,

51

где r0 — начальный радиус объема взрывчатой газовоз­

душной смеси.

Для ВВ типа тротила предельный радиус объема, заня­ того ПВ, в 10 раз больше начального радиуса заряда. Действие же продуктов взрыва ГВС ограничено намного меньшими относительными расстояниями, чем при взрыве обычных ВВ, но эти расстояния могут выражаться сотнями метров, так как начальный радиус объема ГВС значитель­ но превосходит радиус заряда ВВ в силу того, что плот­ ность ГВС в тысячи раз меньше плотности типичных ВВ.

Рис. 22. Изменение избыточного давле­ ния во времени на различных радиу­ сах от центра по­ лусферы (рис. 21) при взрыве обла­ ка газовоздушноп смеси

На поверхность основания облака ГВС (см. рис. 21) при детонации смеси действует избыточное давление, ха­ рактер изменения которого во времени на различных рас­ стояниях (0, г0/4, г0/2, г0) от центра полусферы показан на рис. 22. Обозначение иср на этом рисунке соответствует среднему значению скорости движения границы раздела ГВС — воздух при разлете продуктов взрыва. За начало отсчета времени принят момент достижения фронтом дето­ национной волны окружности рассматриваемого радиуса.

Из рис. 22 видно, что по мере приближения к внешней границе облака ГВС происходит растяжка детонационной волны во времени и что продолжительность действия на­ грузок от детонационной волны различна и зависит от ра­ диуса. Следовательно, и удельный импульс на основание также зависит от радиуса рассматриваемой элементар­ ной площадки. Интегрирование зависимостей, представ­ ленных на рис. 22, дает приближенное выражение для удель­ ного импульса

i =0,43 Ард--- (1 + 0,4г/г0) кгс-сек2/м2 (г ^ г0)

52

ным среднеарифметическому значению скоростей в начале и в конце разлета ПВ. Ее величина для смесей углеводород­ ных газов (пропан, бутан и т. п.) с воздухом составила при­ близительно 0,4 от скорости детонации.

Чтобы упростить решение уравнения движения конструк­ ции под действием нагрузки, принимаем для расчетов тре­

в котором эффективное время действия 0 определяется из

•где w — объем ГВС стехиометрического состава, получа­ ющийся из 1 кг продукта, в ма1кг\ значения w приведены в

табл. 4;

G„ — масса продукта в газовоздушной смеси в кг.

При отражении детонационной волны от преграды (кон­ струкция расположена перпендикулярно направлению рас­ пространения детонационной волны) давление на преграду превосходит Арл приблизительно в 2,5 раза [7]. Закон из­ менения давления на преграде при отражении можно пред­ ставить в виде

63

где эффективное время действия определяется выражением

При расширении ПВ после окончания процесса детона­ ции от границы раздела ГВС — воздух по воздуху пойдет ударная волна. На рис. 23 показано распределение давле­ ния незадолго до набегания и вскоре после набегания дето­ национной волны на границу раздела сред ГВС — воздух.

a)f)

скорость движения воздуха за фронтом образовавшейся в нем ударной волны.

По Б. И. Шехтеру [71, давление рх определяется из сов­

64

гии с учетом собственной энергии воздуха вблизи от места взрыва [71:

Лд 3 (у— 1) р0 qv — 3pi

И2 ( “Т ) 3 + "2!‘ КгС/М? (Л° < r i < 1>7го),

совпадает с начальным давлением Арх на границе двух сред, рассчитанным по уравнениям (47).

отношение, определяющее для зоны разлета ПВ поток им­ пульса, проходящий на расстоянии гх от центра полусферы ГВС:

i = Ь,8 • 10~2 р0 г0У qv у — кгс-сек/м2 (г0 < /- х< 1,7г0). (50)

Для расчетной эпюры нагрузки в виде треугольника с максимальным давлением по формуле (48) эффективное вре­ мя определяется из условия (1.3) при значении импульса по выражению (50). Для типичных ГВС эффективное время приближенно равно:

На расстояниях свыше 1,7 г0ударная волна «отрывается» от продуктов взрыва, расширение которых при /-2 = 1,7г0 заканчивается, и начинает свое самостоятельное, практи­ чески независимое от них существование. В этих условиях возможно применение теории точечного взрыва [29] и, следо­ вательно, давление на фронте воздушной ударной волны можно определять по формулам (1) и (2) или по графику рис. 24 при известных расстоянии г2 от центра взрыва ГВС и количестве Q углеводородных газов, находящихся в хранилищах.

55

Импульс давления на преграду, расположенную парал­ лельно направлению движения ударной волны, определяет­ ся по приближенной формуле Г. Броуда, приведенной в ра­ боте [29]. Представим ее в виде

Q,сек

Рис. 25. Эффективное время действия воздушной ударной волны за зоной разлета продуктов детонации при взрыве газовоздуш­ ной смеси

Тогда эффективное время действия ударной волны будет равно:

где Д/>ф в кгс/см2 определяется по формулам (1) и (2) в за­ висимости от величины R2. Это время может быть опреде­ лено и по графику рис. 25 в зависимости от г2 и Q.

57