Podvodna eksplozija. Podvodna jedrska eksplozija. Podvodni udarni val

Podvodna jedrska eksplozija je eksplozija, izvedena v vodi na določeni globini. Pri takšni eksploziji ponavadi ni vidno bliskavice in svetlobnega območja. Pri podvodni eksploziji na majhni globini se nad površino vode dviga votel stolpec vode, ki doseže višino več kot kilometer. Na vrhu stebra se oblikuje oblak, ki ga sestavljajo brizge in vodna para. Ta oblak je lahko premera več kilometrov. Nekaj \u200b\u200bsekund po eksploziji se vodni stolpec začne rušiti in na njegovem dnu se oblikuje oblak, imenovan osnovni val. Osnovni val je sestavljen iz radioaktivne megle; se hitro razširi v vse smeri iz epicentra eksplozije, hkrati se dvigne in odpihne. Nekaj \u200b\u200bminut kasneje se osnovni val pomeša s sultanovim oblakom (sultan je vrtinčen oblak, ki zavije zgornji del vodnega stolpca) in se spremeni v stratokululni oblak, iz katerega pade radioaktivni dež. V vodi nastane udarni val, na njeni površini pa se tvorijo površinski valovi oz. širi se v vse smeri. Višine valov lahko dosežejo več deset metrov. Podvodne jedrske eksplozije so namenjene uničevanju ladij in uničevanju podvodnega dela struktur. Poleg tega jih je mogoče izvesti za hudo radioaktivno onesnaženje ladij in obalnega pasu.

Presenetljivi dejavniki jedrske eksplozije in njihov vpliv na različne predmete.

Jedrsko eksplozijo spremlja sproščanje ogromne količine energije in lahko na trenutni razdalji skorajda onemogoči nezaščitene ljudi, odprto locirano opremo, strukture in različna materialna sredstva. Glavni škodljivi dejavniki jedrske eksplozije so: udarni val (potresni eksplozijski valovi), svetlobno sevanje, prodorno sevanje, elektromagnetni impulz in radioaktivno onesnaženje območja.

Šok val.Udarni val je glavni škodljivi dejavnik jedrske eksplozije. Gre za območje močne stiskanja medija (zrak, voda), ki se širi v vseh smereh od točke eksplozije do nadzvočne hitrosti. Na samem začetku eksplozije je sprednja meja udarnega vala površina ognjene krogle. Potem, ko se odmaknete od središča eksplozije, se prednja meja (spredaj) udarnega vala odcepi od ognjene žoge, preneha žareti in postane nevidna.

Glavni parametri udarnega vala so presežek tlaka v prednjem delu udarnega vala, čas njegovega delovanja in hitrostne glave. Ko se udarni val približa kateri koli točki v prostoru, se v njem takoj povečata tlak in temperatura, zrak pa se začne premikati v smeri širjenja udarnega vala. Z oddaljenostjo od eksplozijskega središča se tlak v udarni fronti zmanjša. Potem postane manj atmosferska (pride do redčenja). V tem času se zrak začne premikati v nasprotni smeri širjenja udarnega vala. Po vzpostavitvi atmosferskega tlaka se gibanje zraka ustavi.

Vpliv eksplozivnih pogojev na širjenje udarnih valov

Na širjenje udarnega vala in njegov škodljiv učinek vpliva predvsem meteorološke razmere, teren in gozd.

Vremenske razmere pomembno vplivajo le na parametre šibkih udarnih valov (DPav 0,1 kg / s) . Praviloma je poleti v vročem vremenu za vse kazalnike značilno oslabitev parametrov udarnega vala, pozimi pa njegovo ojačanje, zlasti v smeri vetra. Zaradi tega se lahko velikost prizadetih območij, zlasti predmetov majhne trdnosti, večkrat spremeni.

Med dežjem in meglo opazimo znižanje tlaka vala zračnega piha, zlasti na velikih razdaljah od mesta eksplozije. V razmerah srednjega dežja, megle je tlak v sprednjem delu udarnega vala za 5–15% manjši kot ob pomanjkanju padavin.

V razmerah močnega dežja in megle se tlak v udarnem valu zniža za 15-30%.

Teren lahko poveča ali oslabi učinek udarnega vala. Z naklonom strmine 10-20 ° se tlak poveča za 10-50%, s strmostjo 30 ° pa se lahko tlak poveča za dvakrat ali več. V ravninah, ravninah, katerih smer sovpada s smerjo udarnega vala, je tlak 10-20% višji kot na površini. Na nasprotnih pobočjih višin se glede na središče eksplozije, kot tudi v vdolbinah in naklonih, ki se nahajajo pod velikim kotom proti smeri širjenja udarnega vala, tlak v njegovem prednjem delu zmanjša. Večkratnost zmanjšanja tlaka je odvisna od strmine povratnega naklona. Z naklonom strmine 20 ° se tlak zniža za 1,1-1,4-krat, pri strmini 30 ° pa za 1,2-1,7-krat.

Ameriški fizik Robert Oppenheimer (Robert Oppenheimer), imenovan tudi oče atomske bombe, se je rodil v New Yorku leta 1904 v družini bogatih in izobraženih Judov. Med drugo svetovno vojno je vodil razvoj ameriških jedrskih znanstvenikov, da bi ustvarili prvo atomsko bombo v človeški zgodovini.

Ime izziva: Trinity
Datum: 16. julij 1945
Lokacija: Dokazišče v Alamogordu, New Mexico.

To je bil test prve atomske bombe na svetu. Ogromna vijolično-zeleno-oranžna krogla je strela v nebo na območju premera 1,6 kilometra. Zemlja se je pretresla od eksplozije, beli steber dima se je dvignil v nebo in se začel postopoma širiti, pri čemer je na nadmorski višini okoli 11 kilometrov prevzel zastrašujočo gobo obliko.

Ime izziva: Baker
Datum: 24. julij 1946
Lokacija: Laguna Bikini Atoll
Vrsta eksplozije: pod vodo, globina 27,5 metra
Moč: 23 kilotonov

Namen testov je bil raziskati vpliv jedrskega orožja na mornariška plovila in njihovo osebje. 71 ladij je bilo spremenjenih v plavajoče tarče. To je bil že peti jedrski test. Eksplozija je v zrak dvignila več milijonov ton vode.

Ime testa: Sposobno (kot del Operator Ranger)
Datum: 27. januar 1951
Lokacija: poligon Nevada

Ime izziva: George
Datum: 1951

Ime izziva: Pes
Datum: 1951
Lokacija: Nevada Jedrsko testno mesto

Ime izziva: Mike
Datum: 31. oktober 1952
Lokacija: Otok Elugelab ("Flora"), Anell Eneveith
Moč: 10,4 megatona

Naprava je eksplodirala v Mikeovem testu in se imenovala "klobasa" je bila prva prava "vodikova" bomba razreda megatona. Gobji oblak je dosegel višino 41 km s premerom 96 km.

Ime testa: Annie (kot del operacije Upshot Nothole)
Datum: 17. marec 1953
Lokacija: Nevada Jedrsko testno mesto
Moč: 16 kilotonov

Ime testa: Grable (kot del operacije Upshot-Nothole)
Datum: 25. maj 1953
Lokacija: Nevada Jedrsko testno mesto
Moč: 15 kilotonov

Ime izziva: Castle Bravo
Datum: 1. marec 1954
Lokacija: Atol bikini
Vrsta eksplozije: površina
Moč: 15 megatonov

Vodikova bomba Castle Bravo je bila najmočnejši preizkus, ki so ga kadar koli izvedle ZDA. Moč eksplozije se je izkazala za veliko večjo od prvotnih napovedi 4-6 megatonov.

Ime izziva: Castle Romeo
Datum: 26. marec 1954
Lokacija: Na barki v kraterju Bravo, Atol bikini
Vrsta eksplozije: površina
Moč: 11 megatonov

Moč eksplozije se je izkazala za trikrat večjo od prvotnih napovedi. Romeo je bil prvi test, opravljen na barki.

Ime testa: Seminole
Datum: 6. junij 1956

Moč: 13,7 kilotona

Ime testa: Priscilla (kot del testne serije Plumbbob)
Datum: 1957
Lokacija: Nevada Jedrsko testno mesto
Moč: 37 kilotonov

Ime izziva: Dežnik
Datum: 8. junij 1958
Lokacija: laguna Enewetok v Tihem oceanu
Moč: 8 kilotonov

Med operacijo Hardtack je bila izvedena podvodna jedrska eksplozija. Izpuščene ladje so bile uporabljene kot tarče.

Ime izziva: Hrast
Datum: 28. junij 1958
Lokacija: laguna Enewetok v Tihem oceanu
Moč: 8,9 megatona

Ime testa: AN602 (aka "car Bomba" in "mati Kuzkina")
Datum: 30. oktober 1961
Lokacija: poligon Novaya Zemlya
Moč: več kot 50 megatonov

Ime testa: AZTEC (v okviru projekta Dominik)
Datum: 27. april 1962
Kraj: Božični otok
Moč: 410 kilotonov

Ime testa: Chama (v okviru projekta Dominic)
Datum: 18. oktober 1962
Lokacija: Otok Johnston
Moč: 1,59 megatona

Ime testa: Truckee (v okviru projekta Dominic)
Datum: 9. junij 1962
Kraj: Božični otok
Moč: več kot 210 kilotonov

Ime izziva: YESO
Datum: 10. junij 1962
Kraj: Božični otok
Moč: 3 megatoni

Ime izziva: "Samorog" (FR. Licorne)
Datum: 3. julij 1970
Lokacija: atol v Francoski Polineziji
Moč: 914 kilotonov

Ime testa: Rhea
Datum: 14. junij 1971
Lokacija: Francoska Polinezija
Moč: 1 megaton

Med atomskim bombardiranjem Hirošime (atomska bomba "Malysh", 6. avgusta 1945) je skupno število smrti znašalo od 90 do 166 tisoč ljudi

Med atomskim bombardiranjem Nagasakija (atomska bomba "Debeluški človek", 9. avgusta 1945) se je skupno število smrti gibalo od 60 do 80 tisoč ljudi. Ta dva bombna napada sta postala edini primer vojaške uporabe jedrskega orožja v zgodovini človeštva.

Ta eksplozija ima površinsko podobnost zemeljski jedrski eksploziji in jo spremljajo enaki škodljivi dejavniki kot zemeljska eksplozija. Razlika je v tem, da je gob oblak površinske eksplozije sestavljen iz goste radioaktivne megle ali vodnega prahu.

Za to vrsto eksplozije je značilno tvorjenje površinskih valov. Učinek svetlobnega sevanja je občutno oslabljen zaradi zaščite velike mase vodne pare. Neuspeh predmetov je v glavnem določen z delovanjem vala zračnega piha. Radioaktivno onesnaženje vodnega območja, terena in predmetov se pojavi zaradi izpada radioaktivnih delcev iz eksplozivnega oblaka. Površinske jedrske eksplozije se lahko izvajajo za uničenje velikih površinskih ladij in močnih struktur mornariških oporišč, pristanišč, kadar je močna radioaktivna onesnaženost vode in obalnega terena dopustna ali zaželena.

Podvodna jedrska eksplozija.

Podvodna jedrska eksplozija je eksplozija, izvedena v vodi na določeni globini. Pri takšni eksploziji ponavadi ni vidno bliskavice in svetlobnega območja. Pri podvodni eksploziji na majhni globini se nad površino vode dviga votel stolpec vode, ki doseže višino več kot kilometer. Na vrhu stebra se oblikuje oblak, ki ga sestavljajo brizge in vodna para. Ta oblak je lahko premera več kilometrov. Nekaj \u200b\u200bsekund po eksploziji se vodni stolpec začne sesedati in na njegovem dnu se oblikuje oblak, imenovan osnovni val. Osnovni val je sestavljen iz radioaktivne megle; se hitro razširi v vse smeri iz epicentra eksplozije, hkrati se dvigne in odpihne. Nekaj \u200b\u200bminut kasneje se osnovni val pomeša s sultanovim oblakom (sultan je vrtinčen oblak, ki zavije zgornji del vodnega stolpca) in se spremeni v stratokululni oblak, iz katerega pade radioaktivni dež. V vodi nastane udarni val, na njegovi površini - površinski valovi, ki se širijo v vse smeri. Višine valov lahko dosežejo več deset metrov. Podvodne jedrske eksplozije so namenjene uničevanju ladij in uničevanju podvodnega dela struktur. Poleg tega jih je mogoče izvesti za hudo radioaktivno onesnaženje ladij in obalnega pasu.

Zelo širok spekter težav z nestalnimi gibi je povezan s pojavi, ki se pojavljajo med podvodnimi eksplozijami. Začnemo z ogledom dveh precej klasičnih problemov.

Propadanje mehurčkov Eno prvih vprašanj, ki se porajajo pri preučevanju eksplozije pod vodo, je vprašanje, kako se skozi eksplozijo sčasoma spreminja plinski mehurček, ki se tvori med eksplozijo, ki je napolnjen s produkti eksplozije eksploziva.

V najpreprostejši približni nastavitvi je težavo mogoče formulirati na naslednji način. Sferični plinski mehurček s spremenljivim polmerom naj bo v neskončni nestisljivi tekočini z gostoto 1 in konstantnim tlakom. Zanemarimo silo teže, viskoznosti, pa tudi površinsko napetost in kondenzacijo plinov v mehurju. Najti je treba zakon spreminjanja polmera

Hitrost gibanja tekočine, ki jo povzroči sprememba polmera mehurja v določenem času, je odvisna samo od razdalje obravnavane točke od središča mehurja in je enaka

kjer je neka funkcija časa. To razmerje vam omogoča izračun kinetične energije celotne mase tekočine v tem trenutku

Domnevali bomo, da je v začetnem trenutku tekočina v mirovanju, naj bo razlika med tlakom v tekočini in tlakom plina znotraj mehurja enaka po naših predlogih, to je konstantna vrednost. Če se površinska napetost ne upošteva, potem

(znak minus je razložen s tem, da od kod najdemo integracijo

Če primerjamo ta izraz z (2), dobimo diferencialno enačbo z ločljivimi spremenljivkami

in njegova integracija vodi v odnos

od koder najdete želeno odvisnost

Iz enačbe (4) izhaja, da se hitrost R v nedogled poveča, saj to odraža dejstvo, da se v trenutku izginotja mehurčkov zgodi hidravlični šok - imamo primer globalne značilnosti, ki smo jo omenili zgoraj. Opisani učinek imenujemo popping mehurčki.

Ob predpostavki (5) najdemo čas propada:

Razmislite lahko tudi o pulzirajočem mehurčku, ki se po zrušitvi razširi na začetno velikost. Zadnja formula vam omogoča, da določite obdobje nihanja takega mehurčka:

Upoštevajte, da je treba pri natančni formulaciji problema gibanja plinskega mehurja, ki nastane med podvodno eksplozijo, upoštevati vpliv vodne površine in sile teže, tlak v mehurčku pa je treba upoštevati, da se po zakonu spreminja tlak:

kjer je prostornina mehurčka v trenutnem času konstantna. Maso plina znotraj mehurja in sile površinske napetosti je mogoče zanemariti. V tej nastavitvi se lahko v začetnem trenutku vodna površina šteje za ravno, meja plinskega mehurja - krogla; nadaljnja sprememba oblike teh površin je razvidna iz rešitve problema.

LV Ovsyannikov je pred kratkim dobil rešitev problema gibanja plinskega mehurja v tako natančni formulaciji za začetno stopnjo. O nadaljnjih stopnjah gibanja bomo govorili spodaj, ko bomo razpravljali o problemu sultana.

Bjorknesove kroglice. Naj dva zračna ali plinska mehurčka pulzirata v neskončni tekočini, za katero še vedno domnevamo, da je netesna (z gostoto 1) in breztežna.

Še v prejšnjem stoletju sta oče in sin Bjerknes odkrila in razlagala zanimiv pojav, povezan s tem poskusom - izkazalo se je, da če mehurčki pulzirajo v isti fazi, potem jih privlačijo drug drugega in če v antifazi odganjajo.

Za razlago tega pojava potrebujemo naslednje osnovno dejstvo - kroglico, ki se premično premika v neskončni tekočini, lahko posnemamo s točkovnim dipolom, ki se nahaja v središču kroglice. Dejansko naj se krogla polmera R giblje s hitrostjo vzdolž osi x. Potencial hitrosti tega gibanja je harmonična funkcija zunaj krogle, ki je enaka 0 v neskončnosti in na površini kroglice, ki izpolnjuje pogoj (normalna komponenta hitrosti in 0 sta valjasti koordinati, glej sliko 101). Ti pogoji, očitno,

funkcija in rešitev problema je edinstvena, zato je potreben potencial. Vidimo, da zunaj krogle sovpada s hitrostnim potencialom dipola, ki se nahaja ob izvoru:

Nadaljujemo z opisom Bjorknesove pojave, zato mehurčke nadomestimo s točkovnimi viri intenzitete, ki se nahajajo na točkah osi x, in če mehurčki pulzirajo v isti fazi in če pulzirajo v antifazi. Da bomo upoštevali možnost premika središč mehurčkov, bomo tudi domnevali, da so dipoli postavljeni na istih točkah. Ker so mehurčki enaki, je dovolj, da preučimo gibanje enega od njih, recimo tistega, ki pulzira v bližini začetka. Polmeri mehurčkov bomo ocenili kot majhne v primerjavi z.

Če zanemarimo vpliv dipola, ki se nahaja v točki, potem bo v točki M, blizu izvoru, potencial hitrostnega polja zapisan v obliki

kjer sem razdalja točke M do drugega vira in moment dipola (slika 101). Tu in blizu začetka. Zato je (9) lahko približno na novo napisan v obliki

ali, če zavržemo nepomembno konstanto (za določen čas, v obliki

Tukaj prvi izraz daje potencial izvora, ki se nahaja ob izvoru, drugi daje

potencial drugega vira (približno) in tretji - potencial dipola. Če označimo s polmerom mehurčka, ki pulzira v bližini začetka, potem hitrost njegove spremembe (ki je določena s prvim pojmom) in premično hitrost mehurja določimo s tretjim pojmom; znak plus je razložen s tem, da govorimo o hitrosti mehurčka, ne o tekočini).

Izkoristite zdaj dejstvo, da bi moral biti na podlagi naše predpostavke breztežnosti skupni pritisk na mehurček enak nič. Po Cauchyjevem integralu je tlak v točki blizu izhodišča

Pri integraciji čez mejno sfero in mehurček se izrazi, ki niso odvisni od 0 ali sorazmerni, prekličejo zaradi simetrije, zato lahko samo izrazi prispevajo k skupnemu tlaku

Pogoj skupnega pritiska, da izgine, vodi v enakopravnost

pošteno kadarkoli

Upoštevati je treba, da so celotni učinki spremembe za celotno obdobje pulziranja mehurčkov enaki nič. Toda potem, kot je razvidno iz (12), je celoten učinek spremembe v obdobju vrednosti in je zato v nasprotju z znakom.

translacijsko hitrost središča mehurčka in nato sklepamo, da je prirastek v obdobju pulzacije negativen in pozitiven pri. To pojasni Björknesov pojav.

Omenimo še eno različico istega pojava. Kot je znano, je vpliv trdne stene na vir popolnoma enakovreden vplivu drugega vira enake intenzitete na njem, ki se nahaja zrcalno-simetrično s prvim virom glede na steno.

Na enak način lahko delovanje na vir proste površine nadomestimo z delovanjem simetričnega vira, katerega intenziteta je v nasprotju z znakom intenzitete prvega vira.

Sl. 102. (glej skeniranje)

Zato zgornja analiza pojasnjuje tudi naslednje eksperimentalno opaženo dejstvo: plinski mehurček, ki pulzira v vodi blizu trdne stene, privlači steno in iz njega se odbija mehurček, ki pulzira blizu proste površine.

Pojdimo na nove naloge.

Paradoks podvodne eksplozije. V vodo pustite delno potopljen votel valj z debelimi (20–30 mm) stenami in tankim (1–3 mm) dnom iz železa ali bakra (slika 102, a). S fiksno globino potopitve H na razdalji h od dna jeklenke se na njeno os postavi eksplozivni naboj in izvede detonacija. Za vsak h je izbrana najmanjša teža polnjenja, pri kateri se dno uniči.

Seveda je pričakovati, da se funkcija strogo povečuje, vendar smo v številnih poskusih opazili naslednje paradoksalno dejstvo: funkcija F se strogo poveča, dokler h po tem ne doseže določene vrednosti, v odseku dva do trikrat večji ostane praktično konstanten; at, vrednost F se spet poveča (sl. 102, b). Spremeni se tudi narava uničevanja dna - na dnu se prebije na veliko območje, ob preboju pa je močno lokalizirano.

Dajmo kakovostno razlago tega paradoksa. Poskusi kažejo, da je učinek podvodne eksplozije razdeljen na dve stopnji. Na prvi stopnji, takoj po eksploziji, eksplozijski produkti tvorijo plinski mehurček. Najprej se od njega odlepi udarni val, ki odnese približno polovico eksplozijske energije, nato pa se hitrost tekočine poveča in premer plinskega mehurja se hitro poveča.

Če na koncu te faze ne pride do preboja dna in do izpustov plinov v ozračje, se začne druga stopnja.

Mehurček plina se bo začel strjevati pod atmosferskim tlakom in se odmakniti od dna jeklenke. Zgoraj smo obravnavali problem stiskanja plinskega mehurčka v vodi; upoštevati je treba le, da v praksi njegova oblika ni kroglasta, ampak hruškasta z razširitvijo navzdol. Sčasoma se mehurček sesede in tvori pokrovček z zarezom na dnu, zato se mehurček sesede na spodnji površini. Hidravlični šok, ki se zgodi v trenutku zrušenja, vodi do curka, ki sega nazaj na dno valja (Sl. 103). Ta curek ima kumulativni značaj, energija v njem je primerljiva z energijo mehurčka na

prva stopnja. Pri določeni masi F naboja curek izvrta majhno luknjo na dnu valja.

Za preboj na prvi stopnji postopka je značilno strogo povečanje funkcije na drugi stopnji, prodorna sila je malo odvisna od razdalje. Tako lahko kvalitativno sliko pojava štejemo dokaj jasno, vendar popolnega kvantitativnega izračuna še nismo izvedli.

Sferična kumulacija. V prejšnjem poglavju smo gibanje kumulativnih curkov obravnavali kot ustaljeno stanje. Medtem je zelo zanimiv tudi postopek tvorjenja curkov, ki je v bistvu nestabilen.

Za poenostavitev razmislimo o primeru sferične kumulacije, kjer se domneva, da tekočina v začetnem trenutku zaseda spodnji polprostor z zarezom v obliki polkrogle. Poleg tega velja, da tekočina v trenutku postane težka, potencialna funkcija in hitrost delcev na prosti površini pa enaki nič.

Problem se zmanjša na iskanje funkcije, ki je harmonična v prostorskih koordinatah v spremenljivem območju, ki je v neskončnosti enako 0, in na meji (prosta površina tekočine), ki izpolnjuje pogoj

ki ob upoštevanju odnosa

je mogoče napisati kot

Približno rešitev tega problema v ravni različici je mogoče dobiti z metodo

elektrohidrodinamične analogije (EHDA) z uporabo električno prevodnega papirja. Za to je potrebno zapisati razliko analognih pogojev (13); če označimo z indeksom točke na prosti površini tekočine in s indeksom časovnega koraka, bomo imeli

V začetnem trenutku dobimo porazdelitev F na znani prosti površini:

Z izvedbo teh mejnih pogojev na električno prevodnem papirju bomo lahko zgradili črte enakega potenciala in nato usmerili za izbrane točke proste površine. Nato lahko na teh točkah najdemo hitrost tekočine, zgradimo prosto površino naenkrat z indeksom in s pomočjo (14) poiščemo novo potencialno porazdelitev na tej površini. Ta porazdelitev se ponovno realizira na električno prevodnem papirju in postopek se nadaljuje.

Na sliki 104 prikazuje zaporedno sliko nastanka kumulativnega curka pod vplivom gravitacije za trenutne trenutke

Rezultate je pridobil V. Kedrinski po zgoraj opisani metodi.

Na sliki 105 prikazuje posnetke ponovitve poskusa Pokrovskega (§ 29). Epruveto z vodo, katere prosta površina je bila sferična s pomočjo steklenega meniskusa (vidna v prvem kadru), vržemo v pokončni položaj na mizo. V trenutku udarca tekočina v trenutku postane težka, tako da lahko to izkušnjo upoštevamo v povezavi

(kliknite za ogled optičnega branja)

z zgornjimi izračuni za sferično kumulacijo. Spodaj okvirji na sl. 105 prikazuje čas, ki je pretekel od udarca.

Sultanov problem. V nekaterih okoliščinah kot posledica podvodne eksplozije opazimo zanimiv pojav, ki ga imenujemo "sultan" - voda se vrže čez prosto površino na veliko višino v obliki ozkega stožca (sl. 106). Opozoriti je treba, da

ta pojav je značilen za tekoč medij in ga ne opazimo pri podzemnih eksplozijah.

Opozorimo na nekatere značilnosti podvodne eksplozije. V prejšnjem razdelku smo že govorili o dveh stopnjah razvoja takšne eksplozije. Za prvo, zelo kratko fazo je značilno ustvarjanje udarnega vala, ki porabi približno polovico celotne energije eksplozije. V obravnavanem problemu val doseže prosto površino in odcepi določeno maso vode. Razcepljena masa se razbije na veliko število majhnih brizg, pri čemer ima vsak malo energije, na prosti površini pa se oblikuje lijak v obliki depresije.

Druga stopnja je povezana z evolucijo plinskega mehurčka, ki nastane med eksplozijo, ki nosi tudi približno polovico energije. Ta evolucija, kot smo rekli, vodi v propad in nastanek curka, ki (v primernih eksplozivnih pogojih, to je globina naboja in njegova teža), pride v trenutku, ko se tam tvori lijak. Na tej stopnji lahko uporabimo model potencialnega pretoka nestisljive tekočine - pridemo do problema določitve pravokotnega polja hitrosti na površino lijaka (problem sferične kumulacije, ki smo ga ravnokar omenili). Kot rezultat, iz lijaka pobegne

kumulativni curek, ki ga daje sultan - nalet s precej veliko energije.

Zelo podoben pojav (vendar seveda s precej manj energije) opazimo, ko krogla izstreli v vodo v smeri, pravokotni na prosto površino (Sl. 107). Druga manifestacija istega učinka je mogoče opaziti, ko na mirno vodo pade redek neposreden dež - površina vode je nato prekrita z majhnimi vodnjaki, ki se dvigajo proti dežju.

Kakovostna razlaga teh pojavov je razvidna iz sl.

108, ki prikazuje tri zaporedne faze vhoda v vbrizgavanje krogle (ali kapljice): najprej se vodna površina nekoliko upogne (faza a), nato padajoče telo potopi v vodo in za njim se oblikuje votlina (faza b) in na koncu gre kinetična energija telesa kolaps votline. Kot rezultat tega kolapsa nastane prihajajoči curek, ki ima kumulativni značaj (faza c).

To razlago potrjuje sprememba poskusa - če izstrelite kroglo v vodo, ki ni pravokotna na površino, ampak pod določenim kotom, potem se po strelu oblikuje nagnjen pljusk v smeri, nasprotno gibanju krogle (slika 109). Tu bo odklon vodne površine v fazi a nesimetričen, votlina v fazi se bo premikala v smeri leta metke, kumulativni curek v končni fazi pa ne bo šel pravokotno na vodno gladino, ampak proti premiku votline!

Eksplozija v zraku. Značilna razlika med eksplozijo v zraku in eksplozijo v vodi je, da se tu glavni del energije pretvori v udarni val. Raziskave o širjenju udarnih valov v zraku postajajo vse pomembnejše. Doslej so se inženirji pri velikih postopkih razstreljevanja spopadli z nerazumljivimi pojavi - včasih se učinek udarnega vala izkaže za večkrat večji, včasih pa velikokrat manjši od učinka, ki so ga izračunali s pomočjo dobro preizkušenih formul. Praviloma takšna odstopanja povzročajo nepravilnosti v atmosferi, saj sta tako hitrost zvočnega vala kot hitrost udarnega vala odvisna od stanja atmosfere (gostota, temperatura, vlažnost). Nehomogenost ozračja spremeni šok spredaj - je. lahko gre navzgor ali se lahko prilega na tla.

Tako kot v vodi se tudi v zraku lahko ustvarijo svojevrstni "valovodi", ko se v določeni smeri izpadanje valov izkaže za veliko manj kot običajno (o tem pojavu bomo govorili v nadaljevanju, v 34. členu).

Pred približno leti se je med hidrodinamiki sprožila burna razprava o naslednjem vprašanju. Sferični eksplozivni naboj brez lupine v trenutku eksplozije (v zraku) ima hitrost V tako, da je kinetična energija sorazmerna s potencialno energijo E naboja ali je bistveno večja od njega; vprašanje je, kako bo hitrost spreminjala učinek eksplozije?

V sporu sta bili izraženi dve skrajni stališči: eno za drugim, hitrost naboja v trenutku eksplozije praktično ne bi smela vplivati \u200b\u200bna učinek, parametri udarnega vala se lahko spremenijo le za nekaj odstotkov. Za druge lahko hitrost poveča učinek eksplozije za približno desetkrat.

Rešitev tega spora se je izkazala za precej preprosto. Pojav je treba razdeliti na dve stopnji - sproščanje eksplozijske energije in nastanek udarnega vala. Na prvi stopnji, v skladu s stališčem ene od prerekajočih skupin, hitrost naboja nima praktičnega učinka, celotna potencialna energija eksploziva se pretvori v kinetično energijo raztresenih delcev eksplozivnih produktov. Na drugi stopnji je treba razmisliti o plinskem oblaku, katerega hitrost delcev je sestavljena iz radialne hitrosti (od središča naboja) in translacijske hitrosti samega naboja.

Izračuni in poskusi so pokazali, da je učinek gibljivega naboja (na dovolj veliki razdalji od mesta eksplozije) enak učinku stacionarnega naboja s potencialno energijo, ki je enaka vsoti potencialne energije eksploziva in kinetične energije naboja v trenutku eksplozije. V tem primeru je treba tudi domnevati, da je zmanjšano središče eksplozije oddaljeno od dejanskega središča eksplozije v smeri gibanja naboja na razdalji, ki jo določata kinetična in potencialna energija E.

Razstreljevanje deluje.

Podvodna eksplozija - eksplozija naboja eksploziva pod vodo. Zanj je značilno šibko dušenje udarnih valov zaradi nizke stisljivosti vodnega medija. Zaradi podvodne eksplozije naboja eksploziva se pojavi plinski mehurček, katerega pritisk v notranjosti je veliko večji kot v okolju. Ko se plini širijo, v vodi tvorijo udarni val. Ko sprednji del udarnega vala doseže prosto površino, se voda, ki je pod vplivom ogromnega pritiska za sprednjim delom udarnega vala, premakne proti šibko upirajočemu se zraku. V tem primeru najprej opazimo majhen pljusk zaradi hitrega širjenja stisnjene površinske plasti vode, nato pa se začne splošni dvig celotne mase vode, ki se nahaja med njegovo površino in plinskim mehurjem. Posledično nastane vodni stolpec ("sultan"), ki se dvigne na precejšnjo višino nad mesto eksplozije.

Operacije podvodnega peskanja je v 1548–72 prvič izvedel ruski specialist N. Tarlo, da bi izboljšal pogoje plovbe po reki Neman. Znanstvene temelje teorije in prakse podvodne eksplozije je postavil ruski specialist M.M.Boreskov, pod vodstvom katerega je bilo leta 1858 opravljeno delo za poglabljanje reke Dnjeprskega ustja z eksplozijami.

Operacije podvodnega peskanja se izvajajo za:

Pri izvajanju dražb in čiščenju kanalov;

Gradnja in obnova inženirskih konstrukcij;

Kopanje jarkov pod inženirskimi komunikacijami;

Pridobivanje mineralov z dna morij in rezervoarjev;

Podvodni izkop;

Potresno raziskovanje na vodnih območjih;

Uničenje konstrukcij;

Eksplozijsko žigosanje kovinskih izdelkov;

Spodkopavanje ledu;

Eksplozijsko zbijanje ohlapnih tal in kamnitih postelj;

Operacije podvodnega razstreljevanja se izvajajo po metodah vrtine, vrtine in zunanjih (nadzemnih) nabojev eksplozivov, ponekod (med potresnimi raziskovanji, zbijanjem tal, vtiskovanjem kovin) se uporabljajo odprti ali suspendirani eksplozivni naboji.

Metoda nadzemnih nabojev se uporablja z močjo odstranjene zemlje (odstranjevanje) do 0,4-0,5 m in jakostjo eksplodiranega kamenja do VIII skupine po SNiP, pa tudi pri peskanju peščenih razcepov, posameznih kamnov in strukturnih elementov.

Shpurovye naboji se uporabljajo z močjo odstranjevanja do 1-2 m, jakost kamnin nad VIII skupino

Naboji za vrtine - pri odstranjevanju več kot 2,0 m kamnin katere koli trdnosti.

Kakovost drobljenja kamnin je odvisna od načina poseka in vrste uporabljene opreme za spravilo tal. Praviloma globina eksplozivnega popuščanja presega zmogljivost odstranjevanja konstrukcijske kamnine za 0,3-0,5 m (bagermeister stalež). Za izračunano črto najmanjšega upora velja, da je večja od globine popuščanja za 0,2-0,4 m.

Med podvodno eksplozijo (v primerjavi s zemeljsko eksplozijo) se specifična poraba eksploziva poveča, odvisno od načina postavljanja nabojev in vrste eksplodiranih tal. V tabeli 1 so prikazani primerjalni podatki o porabi eksploziva glede na način postavljanja nabojev in vrst tal med proizvodnjo podvodnih eksplozij.

Tabela 1

Specifična poraba

eksplozivi med podvodnim peskanjem, kg / m 3