Metode de determinare a operabilității explozivilor
Produsele gazoase de reacție formate în combustie sau detonarea explozivului având o temperatură ridicată și sunt într-o stare puternic comprimată, sunt capabile să producă un lucru mecanic specific, care se manifestă sub forma acțiunii explozive a agenților de sablare.
Cantitatea de lucru mecanic, produsele perfecte explozive depinde de o serie de condiții, cele mai importante sunt viteza procesului, volumul specific al produselor gazoase și valorile limită ale presiunii și temperaturii gazelor înainte ca acestea să fie reduse în activitatea de producție. Evident, cu cât sunt mai scăzute valorile finale ale temperaturii și presiunii, cu atât mai puțină energie va rămâne neutilizată în timpul expansiunii gazelor de explozie.
Eficiența explozivilor poate fi exprimată în funcție de energia specifică sau de eficiența specifică
unde E este operabilitatea specifică;
P0 este presiunea produselor de reacție;
V0k este volumul de produse de reacție gazoase;
T este temperatura produselor de explozie.
Activitatea desfășurată BB la aplicarea lor în practică, este o mică parte din valoarea teoretică maximă, cel mai bun caz nu mai mult de 30 ... 50%, chiar mai dificil de a evalua posibila eficienta a valorilor calculate efectiv. Prin urmare, adesea preferă să compare performanța pe baza valorilor obținute empiric.
Pentru a determina performanța relativă a celei mai utilizate metode de bombe cu plumb (studiul Trautzl). II adoptată la Congresul Internațional de Chimie Aplicata ca un standard, bomba Trautslya (GOST 4546-81) este un cilindru masiv, cu un avans al alezajului axial orb, al cărui fund este plasată încărcătura explozivă de test cântărind 10 g într-un manșon de hârtie. Partea liberă a canalului de bombe este acoperită cu nisip quartz uscat. După explozia din bomba generată umflarea caracteristică (figura 3.11), volumul care este o măsură a explozivilor de performanță relativă. Relativă eficiență V (cm 3) determinat prin această metodă pentru compușii mai tipice sunt prezentate în Tabelul 3.9.
Tabelul 3.9 - Valori ale performanței relative V (cm3)
pentru unele explozivi
3.11 Schema de determinare a operabilității
(explozivi) într-o bombă cu plumb
O metodă mai precisă de determinare a operabilității este metoda pendulului balistic. a cărui bază este o încărcătură atârnată pe tije rigide la un suport fix. Atunci când o explozie a unui produs al unei explozii sau a unui val de șoc este aplicată asupra pendulului, acesta primește o anumită cantitate de mișcare și deviază la un anumit unghi, conform căruia eficiența este evaluată.
Distribuită pe larg a fost evaluarea capacității (performanței) explozivilor sub forma unui echivalent trotil. Aceasta este o valoare relativă care exprimă performanța acestui exploziv prin intermediul indicatorului de performanță al TNT. Pentru acest standard, trotilul este utilizat cu o densitate de 1,5 g / cm3 și cu o căldură de explozie de 4186 kJ / kg (1000 kcal / kg).
În urma definiției, dT echivalentul TNT poate fi exprimat prin ecuația:
unde X și T indicii, care se referă, respectiv, la explozivul investigat și la TNT;
un coeficient termodinamic ideal pentru acțiunea efectivă a exploziei;
Qвзр - căldura specifică de explozie, kJ / kg.
În altul, adecvat în sens fizic, echivalentul TNT este definit ca raportul dintre masele TNT și mT. () și este descrisă de expresie
Dacă măsura performanței este cantitatea de energie generată de undele de șoc în aer, apoi pornind de la ecuația (3.19), echivalent TNT poate fi caracterizat ca un raport de masă de TNT exploziv, iar undele de șoc generatoare de test de intensitate egală.
Echivalentul experimental TNT se găsește cel mai adesea prin măsurarea parametrilor unui val de șoc în aer. Găsiți astfel de mase de TNT care generează valuri de șoc de aceeași intensitate ca și unitățile de masă ale explozivilor investigați. Alegerea acestei metode, datorită faptului că formarea undelor de șoc în aer la cea mai mare măsură se apropie expansiunea adiabatică ideală a produselor de explozie, garnitura de aer generatoare.
Val de aer de șoc și parametrii săi
Val de șoc (SW) - cel mai puternic factor dăunător al exploziei. Se formează datorită energiei colosale eliberate în centrul exploziei, care, așa cum sa arătat, conduce la prezența unei temperaturi și presiuni uriașe. Produsele explozive ale exploziei, cu expansiune rapidă, produc o lovitură puternică a straturilor de aer înconjurătoare, comprimându-le la o presiune și o densitate considerabilă, încălzind la o temperatură ridicată. Această comprimare are loc în toate direcțiile din centrul exploziei, formând partea din față a undei de aer de șoc (UVB). În apropierea centrului exploziei, viteza de propagare a UVB este de câteva ori mai mare decât viteza sunetului. Pe măsură ce mișcarea se mișcă, viteza propagării sale scade. Presiunea din partea frontală scade. În stratul de aer comprimat, numit faza de compresie UVB (Figura 3.12), se observă efectele cele mai distructive.
Figura 3.12 Fazele și fața unui val de aer de șoc (UVB)
Parametrii undelor de șoc de aer sunt calculate în conformitate cu legea similitudinii valuri de sablare, esența care este că explozia tarifelor parametrii formei HC sferice sunt funcții ale masei de explozivi sau echivalentul său de energie, iar distanța de la centrul geometric al exploziei și nu depinde de parametrii detonarea explozivilor. Această lege este derivată din teoria punctului de explozie în următoarele ipoteze: Energia de la explozia de încărcare este eliberată instantaneu și se concentrează, iar ca rezultat aerul sferic unda de șoc se propagă fără pierderi disipative, parametrii lor scade odată cu creșterea distanței de la centrul exploziei numai ca urmare a creșterii val de suprafață și reducerea corespunzătoare în ea densitatea energiei. Pe baza acestor ipoteze retrase tipuri specifice de parametrii funcțiilor HC ale încărcăturii și greutatea la distanță:
1. Suprapresiunea este determinată de diferența dintre presiunea efectivă a aerului la un anumit punct și presiunea atmosferică (Rizb = Pf-Rat = ΔP). Când trece frontul undei de șoc, suprapresiunea afectează persoana din toate părțile
2. Presiunea de aer de mare viteză (sarcina dinamică, adică fluxul de energie) are un efect de propulsie. Efectul combinat al acestor doi parametri UVB duce la distrugerea obiectelor și a victimelor
3. Puls de suprapresiune
4. Durata fazei de compresie
5. Lungimea undei de șoc
unde sunt coeficienții dimensionali;
R este distanța de la centrul de încărcare, m;
r este raza de încărcare, m.
Taxele au o formă sferică.
În expresiile (3.20) - (3.24) coeficienții reflectă echivalentele energetice ale unității de masă BB. În consecință, acestea sunt caracteristicile individuale ale fiecărui explozibil. Din punct de vedere numeric, ele sunt egale cu parametrul de undă corespunzător, măsurat cu o explozie de 1 kg de explozivi la o distanță de 1 m față de centrul încărcăturii.
Cu toate acestea, dacă masa explozivului este înlocuită cu echivalentul său energetic, de exemplu, cu valoarea nQvsr. și anume pe acea parte a energiei exploziei, care trece în undă de șoc, atunci coeficienții devin cantități constante, independent de forma BB. În această formă, formulele sunt adesea folosite pentru a rezolva problema inversă: găsirea exponentului n și a valorii performanței ideale a explozivilor în funcție de parametrii măsurați ai undelor de șoc.
În practică, dependențele sunt exprimate în așa-numitele valori reduse, de exemplu, distanțele reduse. Apoi, parametrii undelor de șoc devin funcții de distanțe reduse. Validitatea expresiilor (3.20) - (3.23) a fost verificată de M.A. Sadovsky pentru acuzațiile reale ale TNT [15]. El a constatat că dependența de impulsul de undă de șoc este satisfăcută de o precizie satisfăcătoare, iar presiunea în exces este mai precis descrisă de o expresie a tipului de polinom:
Folosind formulele (3.20) și (3.25), putem determina echivalentul trotil al explozivului. Figura 3.13 prezintă curbele de variație a presiunii în undă de șoc în funcție de distanța redusă în explozia TNT pe suprafața pământului și în aer.
1 - explozie pe suprafața pământului; 2 - explozie în aer
Figura 3.13 - Dependența presiunii în șocul de aer
val de la distanța dată
De mare interes sunt unda de șoc în aer în apropierea zonei de explozie de acțiune, atât în ceea ce privește siguranța (în timpul salvării), în practică, de exemplu, dezmembrarea navelor sau a altor structuri pe metal [16]. În acest caz, de multe ori sablare de muncă trebuie să se desfășoare în condiții de înghesuit: docuri, in apropiere de structuri și facilități, în cadrul compartimentelor de nave, etc. Prin urmare, este important să se evalueze efectul exploziilor asupra clădirilor și structurilor din jur să organizeze apărarea lor și pentru a calcula taxa efectivă maximă admisibilă. Pentru a face acest lucru, trebuie să cunoașteți parametrii câmpului de explozie, în special în câmpul apropiat.
Sa demonstrat în [17] că în zona aproape de încărcătură, adică la o distanță R = (1 ... 15) r0 (r0 taxa rază), o lege geometrică similitudine deține numai pentru același exploziv atunci când densitate constantă 0. La distanțe mici de sarcină, parametrii UVB sunt afectați de viteza inițială a produselor de explozie. În acest caz, viteza frontală UVB a unei încărcări sferice D (m / s) se calculează cu formula [17]:
unde A, n sunt valori constante care iau valori definite în intervale diferite ale argumentului;
- argumentul calculat (valoare fără dimensiuni);
energia totală de explozie a încărcăturii, kcal;
R distanța de la locul de explozie, m;
QV - căldură specifică de explozie, kcal / kg;
m este masa sarcinii, kg.
Parametrii undei de șoc de aer, calculate din acest raport, cel mai apropiat de cele obținute pentru încărcătura topită TG 50/50 0 = 1,67 g / cm 3. D = 7700 m / s și QU = 1140 kcal / kg. Dependența rafinată (3.26) este prezentată în figura 3.14 și ia forma
Astfel, cunoscând parametrii CPI în câmpul apropiat și propagarea pe distanțe lungi, este posibil nu numai să se calculeze acțiunea distructivă a exploziei, dar, de asemenea, pentru a determina o distanță sigură față de construcția de structuri de protecție.
Impactul undelor de șoc de aer asupra oamenilor
În explozie, se formează o leziune cu un val de șoc și radiații luminoase. În centrul exploziei pot fi identificate trei zone sferice (Figura 3.15) [14].
Valul de detonare din zona I este în interiorul norului de explozie, a cărui rază este definită ca
unde m este masa produselor explozive, kg.
În zona I, presiunea în exces poate fi considerată constantă și egală cu 1,7 ... 2,0 MPa.
Zona II - zona de acțiune a produselor explozive, care acoperă întreaga zonă a exploziei de produse explozive ca urmare a detonării lor. Raza zonei II este de 1,7 ori mai mare decât raza zonei I, adică R2 = 1,7R1. iar presiunea în exces scade odată cu scăderea la 0,3 ... 0,4 MPa.
Zona III - zona de acțiune a UVB. Aici se formează frontul UVW.
Efectul UVB asupra oamenilor poate fi indirect sau direct. Cu daune indirecte, UVB, distrugând clădirile, implică o cantitate imensă de particule solide, fragmente de sticlă și alte obiecte care cântăresc până la câteva grame la o viteză de până la 35 m / s. Astfel, la o presiune în exces de 60 kPa, densitatea acestor particule periculoase ajunge la 4500 ... 5000 buc / m 2. Cel mai mare număr de victime sunt victime ale expunerii indirecte la UVB.
Daunele directe la UVB ale oamenilor conduc la răniri:
extrem de severe (de obicei incompatibile cu viața) sunt observate atunci când se aplică o presiune de peste 100 kPa;
grele (organe puternice contuzie daune organism intern, pierderea membrelor, sângerări severe de la nas si urechi) apar la o presiune de 60 până la 100 kPa;
mediu (contuzie, afectarea organelor de auz, sângerare, dislocări) au loc la o suprapresiune de 40 până la 60 kPa;
plămânii (vânătăi, dislocări, pierderea temporară a auzului, comoția generală) sunt observate la o suprapresiune de 20 până la 40 kPa.
Acești parametri UVB conduc la distrugere, natura cărora depinde de încărcătura creată de UVB și de reacțiile obiectului la acțiunile acestei sarcini. Deteriorarea obiectelor cauzate de UVB poate fi caracterizată de gradul distrugerii acestora în funcție de distanța (zona de distrugere).
Zona de distrugere completă este o zonă în care este imposibilă restaurarea obiectelor distruse. Moartea în masă a tuturor lucrurilor vii. Ocupă până la 13% din întreaga suprafață a leziunii. Aici sunt distruse complet clădirile, până la 50% din adăposturile de radiații, până la 5% din adăposturi și comunicațiile subterane. Incendiile continue nu apar din cauza unor daune grave, explozia exploziilor de către un val de șoc, răspândirea fragmentelor inflamabile și umplerea acestora cu solul. Această zonă este caracterizată de o suprapresiune mai mare de 50 kPa.
Zona de distrugere severă ocupă o suprafață de până la 10% din leziune. Clădirile sunt grav afectate, adăposturile și utilitățile sunt păstrate, 75% din adăposturi își păstrează proprietățile de protecție. Există obstacole locale, zone de incendii continue. Zona este caracterizată de o suprapresiune de 30 până la 50 kPa.
Zona de deteriorare medie se observă la o presiune de peste 20 până la 30 kPa, ocupând o suprafață de până la 15% din leziune. Clădirile primesc daune medii, iar structurile de protecție și utilitățile sunt păstrate. Pot exista resturi locale, zone de incendii continue, pierderi sanitare masive pentru populația neprotejată.
Zona de deteriorare slabă este caracterizată de o suprapresiune de 10 până la 20 kPa și ocupă până la 62% din suprafața leziunii. Clădirile primesc daune slabe (distrugerea partițiilor, ușilor, ferestrelor), pot exista obstrucții separate, incendii și, la om, traume.
Terenul afectează UVV propagare: versanți care se confruntă cu o presiune explozie menționată este mai mare decât în câmpiile (la prăvăliș a pantei de 30 de grade, presiunea asupra ea este de 50% mai mare) și pante inverse inferior (pantei abrupte 30 grade - de 1,2 ori). Padurile Suprapresiunea poate fi de 15% mai mare decât în zonele deschise, dar cu adâncirea pădurii din presiunea scade dinamice. Meteoconducerile afectează numai UVB slab, adică cu o presiune în exces mai mică de 10 kPa. În vara există slăbirea CPI în toate direcțiile, iar iarna - câștigul său, în special în direcția vântului. Ploaia și ceața au un efect asupra UVB la presiune în exces până la
30 kPa. Zăpada nu reduce presiunea UVB.
Trimiteți-le prietenilor: