Расширенные ответы на вопросы по поражающему действию взрыва (С1-С18)

Ниже представлены расширенные ответы на вопросы по теме поражающего действия взрыва, оформленные для удобного переписывания. 1. Под фугасным действием понимается работа, совершаемая продуктами взрыва и ударной волной (УВ) по разрушению, деформации и перемещению объектов окружающей среды. В отличие от бризантного действия, которое проявляется в непосредственной близости от заряда и дробит материал, фугасное действие проявляется на значительных расстояниях и характеризуется общим разрушительным эффектом за счет избыточного давления и импульса фазы сжатия. 2. При взрыве на поверхности земли давление в воздушной УВ выше, чем при взрыве на высоте, из-за эффекта отражения. Поверхность земли является жесткой преградой. Падающая волна мгновенно отражается, и отраженная волна накладывается на падающую. В результате вся энергия взрыва распространяется не в полную сферу, а в полусферу, что теоретически увеличивает эффективную энергию заряда в 2 раза. 3. При отражении УВ от преграды давление на ее фронте растет, так как частицы воздуха, движущиеся за фронтом падающей волны, резко затормаживаются у поверхности. Кинетическая энергия движущейся массы воздуха переходит в потенциальную энергию давления. Давление отражения \( \Delta P_{отр} \) всегда больше давления в падающей волне \( \Delta P_{\phi} \). Для жесткой преграды при нормальном падении связь описывается формулой: \[ \Delta P_{отр} = 2 \Delta P_{\phi} + \frac{6 \Delta P_{\phi}^2}{\Delta P_{\phi} + 7 P_0} \] где \( P_0 \) — атмосферное давление. 4. Регулярное отражение — это процесс, при котором падающая и отраженная волны пересекаются непосредственно на поверхности преграды (точка отражения скользит по поверхности). Нерегулярное (маховское) отражение возникает при больших углах падения, когда отраженная волна движется по уже сжатому и нагретому падающей волной воздуху быстрее и догоняет её. В результате образуется третья, более мощная волна — головная волна Маха, перпендикулярная поверхности. 5. Концентрационные пределы воспламеняемости (КПВ) и детонации (КПД) — это границы содержания горючего в топливовоздушной смеси (ТВС), внутри которых возможен процесс горения или детонации. Нижний предел соответствует минимальной концентрации горючего, при которой смесь еще способна воспламеняться. Верхний предел — максимальная концентрация, выше которой избыток горючего и недостаток окислителя (кислорода) делают процесс невозможным. Пределы детонации обычно уже, чем пределы воспламеняемости. 6. Различия между дефлаграцией и детонацией ТВС: - Дефлаграция — это дозвуковое горение (скорость метры или десятки метров в секунду), передача энергии происходит за счет теплопроводности и диффузии. - Детонация — это сверхзвуковой процесс (скорость километры в секунду), при котором химическая реакция инициируется ударным сжатием в детонационной волне. Давление при детонации в десятки раз выше, чем при дефлаграции. 7. ТВС может детонировать в неограниченном объеме от источника пламени только при условии перехода горения в детонацию (ПГД). Для этого необходима высокая турбулизация потока или наличие препятствий, ускоряющих пламя. В идеально свободном пространстве без инициирования мощным зарядом ВВ детонация ТВС затруднена, так как расширение продуктов горения снижает давление на фронте. Однако современные исследования показывают, что при огромных масштабах облака самопроизвольный переход возможен. 8. Для детонации облака ТВС нужно обеспечить: - Концентрацию горючего в пределах детонации. - Достаточную энергию инициирования (мощный детонатор). - Определенный критический размер облака (диаметр облака должен быть больше критического диаметра детонации для данной смеси). - Наличие турбулизирующих факторов для ускорения пламени. 9. Характерные признаки взрыва заряда конденсированного ВВ в воде: - Образование первичной ударной волны с очень высоким пиковым давлением. - Формирование газового пузыря из продуктов взрыва. - Пульсация этого пузыря. - Излучение вторичных волн давления при сжатии пузыря. - Наличие кавитационных явлений вблизи поверхности. 10. Пульсации газового пузыря в воде происходят из-за инерционности окружающей водной массы. После расширения продуктов взрыва до максимального объема давление внутри пузыря становится ниже гидростатического. Вода начинает устремляться к центру, сжимая пузырь. Сжатие продолжается до тех пор, пока давление газов снова не превысит внешнее, после чего пузырь опять расширяется. Этот цикл повторяется несколько раз с затуханием. 11. Камуфлетный взрыв — это подземный или подводный взрыв, произведенный на такой глубине, при которой не происходит выброса грунта или воды на поверхность. Вся энергия взрыва расходуется на дробление, сжатие окружающей среды и образование внутренней полости (котловой полости). 12. Ослабление взрыва диспергирующими оболочками (например, контейнеры с водой) основано на затрате энергии УВ на разрушение оболочки, ускорение жидкости и ее мелкодисперсное распыление. Жидкость поглощает тепловую энергию и снижает давление за счет фазовых переходов. Эквивалентная масса заряда при этом снижается. Жидкостные локализаторы типа «фонтан» создают направленную струю или завесу, эффективно гасящую пламя и давление. 13. Экраны из пены и воздушно-водяных завес работают как пористые среды. Ударная волна при попадании в пену тратит энергию на разрушение ячеек и сжатие пузырьков газа. Особенность ударного сжатия пен заключается в сильной диссипации энергии. Ударная адиабата пены показывает, что даже при малых давлениях происходит значительное изменение объема, что ведет к быстрому затуханию УВ. 14. Пузырьковые экраны в воде создаются путем нагнетания воздуха через перфорированные трубки. УВ, проходя через слой пузырьков, многократно отражается и рассеивается. Газ в пузырьках сжимается, поглощая энергию. Скорость звука в такой двухфазной среде резко падает, что приводит к сильному преломлению и затуханию волны. 15. Пористые амортизаторы (пенопласты, сотовые структуры) гасят нагрузки за счет необратимой деформации (смятия) пор. Затухание УВ происходит из-за перехода кинетической энергии волны в работу деформации каркаса материала и сжатие газа в порах. 16. Уменьшение нагрузок на конструкции с помощью пористых амортизаторов достигается путем «растягивания» времени воздействия импульса. Вместо резкого пика давления конструкция воспринимает более длительное, но значительно меньшее по величине давление, равное напряжению смятия амортизатора. 17. При низкоскоростном нагружении пористые амортизаторы работают как упруго-пластические элементы. При высокоскоростном (ударно-волновом) нагружении важную роль играет инерция материала и сжатие воздуха в порах. В обоих случаях амортизатор выступает в роли демпфера, ограничивающего максимальную силу, передаваемую на защищаемый объект. 18. Взрывные камеры предназначены для локализации продуктов взрыва и осколков. Классификация: - По назначению: исследовательские, производственные (для сварки взрывом), утилизационные. - По конструкции: герметичные (полная локализация газов) и негерметичные (сброс давления через фильтры). - По форме: сферические, цилиндрические, прямоугольные. - По мобильности: стационарные и передвижные.