Пиротехническая химия
Главная Начинающим пиротехникам Статьи Добавить статью Добавить материалы на сайт Поиск по сайту Карта книг Карта сайта
Книги в помощь
Военная история Изготовление и применение ВВ Пиротехника в военном деле Разное по пиротехнике Физика в пиротехнике Химия ВВ и составов
Новые книги
Яковлев Г.П. "122 мм самоходная пушка образца 1944 г." (Военное дело)

Суворов С. "Бронированная машина пехоты БМП -3 часть 1" (Военное дело)

Суарес Г. "Тактическое преимущество " (Военное дело)

Стодеревский И.Ю. "Автобиография записки офицера спецназа ГРУ " (Военное дело)

Соколов А.Н. "Альтернатива. Непостроенные корабли Российского императорского флота" (Военное дело)
Физика взрыва - Орленко Л.П.
Орленко Л.П. Физика взрыва. Под редакцией Орленко Л.П. — M.: ФИЗМАТЛИТ, 2002. — 832 c.
ISBN 5-9221-0219-2
Скачать (прямая ссылка): orlfizvzr2002.djvu
Предыдущая << 1 .. 314 315 316 317 318 319 < 320 > 321 322 323 324 325 326 .. 394 >> Следующая


Глубина взрыва Zi0 20. Газовый пузырь достигает свободной поверхности

670

13. Взрыв в воде

V*, м/с

0

О 1,0 2,0 **

Рис. 13.31. Скорость вершины струи султана V*, динамика массы выбрасываемой жидкости M и аномальные амплитуды первой пульсации р

раньше начала своего сжатия. В результате его извержения возникают радиальные фонтаны («перьевая структура», рис. ІЗ.ЗОвІ).

При взрыве на глубине h» > 1, в зависимости от конкретных условий, могут наблюдаться выбросы как в форме вертикальных фонтанов (рис. 13.3OrI), так и в виде «перьевой структуры».

Связь внешних эффектов выброса со стадиями пульсации взрывной полости подтверждается экспериментальным графиком [13.1], согласно которому точка пересечения кривой времени возникновения выброса и периодов пульсации соответствуют максимумам зависимости скорости развития выброса от глубины взрыва.

Таким образом, обобщая сказанное, можно заключить, что в зависимости от глубины взрыва имеют место три типа султанов: цилиндрический полый с последующим образованием внутренней вертикальной струи, вертикальный и радиальный.

На рис. 13.31 на примере подводных взрывов зарядов малой массы [13.33] демонстрируются особенности рассматриваемого процесса при изменении глубины взрыва: /г» > 0,9 — область существования первой пульсации пузыря продуктов взрыва (регистрируется давление первой пульсации р); /і» « 1,1 — аномальный эффект повышения давления при первой пульсации; /г* < 0,9 — разгерметизация взрывной полости в процессе расширения (вторичная волна отсутствует); Л» и 0,6 — максимальный выброс массы жидкости (M) в струе. В интервале /г» и 0,5... 0,15 скорость вершины струи возрастает в 6-7 раз, а количество жидкости в ней уменьшается на порядок.

Основные параметры вертикального выброса по обобщенным данным [13.10, 13.27, 13.42, 13.43, 13.47] можно представить в следующем виде: Нтах и 60 т1/4 — максимальная высота подъема; Ыпах и 0,5 т1/4 — соответствующая ей глубина взрыва; tmax и 2,25 т1/8 — время подъема до Нтах; Мтах « 300 т — максимальное количество жидкости в струе; haimax ~ т1/3 — глубина взрыва соответствующая Мтах; V* и 30 m1/2/ h1'5 — максимальная скорость вершины струи (в момент появления над куполом) для диапазона глубин взрыва Л» « 0,15... 1. Здесь m, M измеряются в кг; Н, h — в м; v — в м/с; (-в с. Наибольший интерес представляет вопрос: каким образом расширение взрывной полости вблизи свободной поверхности приводит к появлению направленного струйного течения?

В 60-х годах было сделано две попытки создать модель султана. Первая физическая модель была предложена М. А. Лаврентьевым и впервые опубликована в [13.48]. Согласно этой модели ударная волна откалывает часть жидкости над зарядом, образуя на свободной поверхности кумулятивную выемку, а газовая полость, в которой заключено около половины всей энергии продетонировавшего BB, создает поле скоростей, ортогональное поверхности выемки (аналог сферической кумуляции). Таким образом, только совместное действие ударной волны и

13.4-

Поверхностные эффекты при подводном взрыве

671

полости с продуктами детонации, согласно этому механизму, способно привести к формированию султана.

Другая модель предложена Л. В. Овсянниковым [13.49] в результате проведенного им в точной математической постановке аналитического исследования задачи о всплывании пузыря. На основе приближенного представления аналитического решения (для начальных моментов времени) была выдвинута гипотеза о том, что при надлежащих глубине погружения и массе заряда, в процессе всплытия и деформации взрывной полости в ее нижней части образуется направленная вверх кумулятивная струя, которая пробивает свод полости и определяет течение, называемое султаном.

Механизм формирования струйных течений при подводном взрыве численно исследован в работах [13.27, 13.50, 13.51]. Рассматривалось плоское течение идеальной несжимаемой невесомой жидкости, занимающей нижнюю область полупространства Q(t), в которой на глубине h под свободной поверхностью c(t) под действием высокого давления расширяется цилиндрическая полость R(t) с продуктами детонации. На <;(t) давление постоянно и равно атмосферному Po, на R(t) — меняется по заданному закону. Потенциальное течение жидкости описывается следующими уравнениями:

В области Q(t) : А(р = 0, ip -> 0 при |г | -> оо;

(13.188)

На поверхности с (t) : р = 1, щ - = 0, (13.189)

На поверхности R(t) : p(t)=p (0) (j^j . 4>t - =P(t)~ !•

(13.190)

При 1 = 0:? (0) — горизонтальная плоскость, ip = 0 на с (0), R(O) — окружность, ip = const на R(0); S0 = S (0) = тгг%. Здесь tp' = <ру/(роІРо) ¦ r0, t' = ty/(p0/po) ¦ г0, г' = гг0, р' = рPo, h' = hr0, штрихи присвоены размерным величинам.

Задача решалась при помощи комбинации метода электрогидродинамических аналогий (ЭГДА) для решения уравнения Лапласа (13.188) и конечно-разностных аналогов интегралов Коши-Лагранжа для решения уравнений (13.189), (13.190).

Результаты расчета течения для случая ho = 4, r0 = 1,5 см р0 = 1г/см3, р(0) = 4 • 104, 7 = 3 (формы свободной поверхности c(t) и полости R(t), эквипотенциальные линии и линии тока) в различные моменты времени показаны на рис. 13.32 а (цифры соответствуют временам 0; 2,7; 5,8; 8,7; 127; 208; 408 мкс). На рис. 13.32 б даны расчетные зависимости массовой скорости v(t) для трех точек на свободной поверхности I-III и на поверхности полости 1-3. Анализ результатов расчетов показал, что жидкость над полостью с продуктами детонации, получив в начальные моменты времени вертикально вверх импульс с максимумом скорости вдоль оси симметрии, в последующие моменты движется по инерции и вытягивается в струю. Причем, как видно из фигуры 13.32 б примерно до 20 мкс, характер движения всех точек идентичен. Примерно к 5-6 мкс ускорение частиц жидкости на стенке полости меняет свой знак: скорости начинают уменьшаться. Скорости частиц жидкости на свободной поверхности сначала «следят» за поведением границы газовой полости, затем силы инерции начинают преобладать и их скорость растет. Причем для частицы на оси симметрии (кривая /) при t > 50 мкс газовой полости уже как бы не существует, ее скорость быстро возрастает. В эти моменты начинает формироваться струя (рис. 13.32 а). Точки, более удаленные от
Предыдущая << 1 .. 314 315 316 317 318 319 < 320 > 321 322 323 324 325 326 .. 394 >> Следующая
Реклама
 
 
Авторские права © 2010 PiroChem. Все права защищены.