CC BY
19
УДК 53.043
СИЛОВОЕ ПОЛЕ ПРИ ВЗРЫВЕ В ВОДЕ ЗАРЯДОВ КОНДЕНСИРОВАННЫХ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ
Г. Т. Володин, Д. С. Кочергин
Рассматривается задача о силовом поле, возникающем при взрыве в безграничной жидкости (в воде) заряда конденсированного взрывчатого вещества (ВВ). Показано, что величины импульсных нагрузок в точках этого поля существенно зависят от характеристик заряда ВВ, его формы, удаления элемента конструкции от очага взрыва. Предлагаемый метод расчёта параметров на фронте ударной волны использует экспериментальные данные.
Ключевые слова: импульс, взрыв заряда, силовое поле эксперимент, вода, центр взрыва, конденсированное взрывчатое вещество.
На относительно больших расстояниях от центра взрыва давление скоростного напора в воде можно не учитывать, так как оно мало по сравнению с давлением в волне. Поэтому взрывную нагрузку при взрыве в воде принято характеризовать только давлением на фронте, законом убывания давления с течением времени и удельным импульсом фазы сжатия [1].
Для случая безграничной жидкости (воды) изменение давления с течением времени в фиксированной точке пространства принято [2] определять формулой:
г
Р - Р1_ Р2 - Р1 . , *
(1)
Р1 Р1
где р01 = р0 + рgh; р0 - давление на поверхности жидкости; р - плотность жидкости; h - глубина погружения заряда; g - ускорение силы тяжести; г -время, отсчитываемое от момента прихода фронта ударной волны в данную точку; * - постоянная времени, которая определяется по формулам [1]:
1) для сферического заряда
М = 1,4
Г0
С \ Г
V г0 J
0,24
2) для удлиненного цилиндрического заряда
1 8
Г0 '
С л0,43 Г
V Г0 J
(2)
(3)
где г0 - радиус заряда ВВ; а01 - скорость звука в невозмущенной жидкости (в воде).
В соответствии с соотношениями (1) удельный импульс фазы сжатия выразим соотношениям
т+ г г
I _ \ (Р-Р1 № _(Р2 - Р1) \ е* Я _ -(Р2 - Р1) 10+,
0 0
58
или
i = (Р2 - Л)—1 - е — ).
(4)
т,
В безграничной среде — > 5, поэтому [1]
i = (Р2 - А — (5)
В работе [3] зависимость давления от времени предлагается аппроксимировать более сложной зависимостью:
(Р - Р1) ( Р2 - Р1 )
— г
е — при 0 < — < 1 0,368- при 1 <-< 10,
г —
(6)
при этом для сосредоточенных зарядов и 30 < — < 240
Г0
а—=3,5
г
г
1п--0,9.
(7)
В соответствии с формулой (6) удельный импульс фазы сжатия выразим в виде
(Р2 - Р—
1 - е —,если г, < —
т,
(8)
0,632 + 0,3681п—, если — <т+ < 10—
Для установления зависимостей между параметрами на фронте ударной волны необходимо привлечь интегральные законы сохранения массы, импульса и энергии, которые приводят к уравнениям
1.и
1 -Р
В
Р2 J
2. Р2 - Р1 =Р1"2В
3.01 = Б2 -Е +
Р2 , Р1
2
11
(9)
V Р2 Р1 J,
где р, и, Р, Е - соответственно плотность, скорость частиц, давление, внутренняя энергия единицы массы среды; при этом индексы 2,1 относятся соответственно к параметрам среды на фронте ударной волны и к параметрам среды в невозмущенном состоянии; В = - скорость фронта ударной волны; г2 - координата фронта; г - время; 01 - удельная энергия, поглощаемая на фронте ударной волны. Уравнение состояния воды представим в калорической форме
-т
г
0
т
+
Е =■
Р
(щ - 1)Р
где
щ = щ + (щ -щ)
Р-Р1
(10)
(11)
Р2 -Р1
С
щ = —- - отношение удельных теплоемкостей, изобарной к изохорной.
Су
Преобразуем систему уравнений (9) к безразмерному виду. Введём безразмерный параметр д:
д
а,
01
В
а также
Р2
Л = —. Р1
Тогда соотношения (9) на фронте ударной волны примут вид:
(12)
(13)
1.
_м2_ а01
'1 -1л
л
v
2 р2 =р1а1
р1 р1
3. й2 = 1 +
1 -1 , л
-V+•
д
1 +
/ л „2
1--
v л у
а01р0
Р1Я 2
' р000 + _±_ v
р1
й
1 -1)
1 +
а21р0 г
2 р1
л
д
(1 -л)
(14)
Ударная волна в воде при удалении от центра взрыва вырождается в звуковую (д^-1), при этом плотность возмущенной среды на фронте волны стремится к плотности невозмущенной среды ( р2 ®Р1), следовательно Л ® 1. При этом характер функций Л = Л(д) имеет вид (рисунок).
/ ч ал .
Принимая из экспериментов значения Л* =Л(Я0) и У = —— |Я=0, а
ад
также учитывая соотношение л(1) = 1, функцию Л = Л(д) представим в виде
А
Л(д)=1
1
(1 - д)
р+1
(15)
где
1
1
А:
g
(1 - qJ
b = g(1 - qp) -1 1 -h*
(16)
Принципиальный график зависимости относительной плотности от интенсивности ударной волны
Величины q0,h*, g определяются из экспериментальных данных,
причем q0
= a
D
соответствует взрыву заряда ВВ соответствующего вида,
формы и размеров.
Таким образом, зная закон движения фронта ударной волны, то есть зависимость r2 = r2(t)(или в безразмерных переменных зависимость R = R(q)) по найденным соотношениям определяется удельный импульс, созданный ударной волной в фиксированной точке возмущенной области.
Полученные результаты могут быть использованы в расчётах на прочность элементов конструкций, подверженных воздействию взрывных нагрузок в воде.
Список литературы
1. Саламахин Т.М. Физические основы механического действия взрыва и методы определения взрывных нагрузок. М.: ВИА, 1974. 255 с.
2. Коул Р.Г. Подводные взрывы. М.: ИИЛ, 1950. 494 с.
3. Замышляев Б.В., Яковлев Ю.С. Динамические нагрузки при подводном взрыве. Л.: Судостроение, 1967. 387 с.
Володин Геннадий Тимофеевич, д-р техн. наук, профессор, g. volodin@yandex.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Кочергин Денис Сергеевич, аспирант, sir. cod4@yandex.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
POWER FIELD IN EXPLOSION IN WATER OF CHARGES OF CONDENSED
EXPLOSIVES
G.T. Volodin, D.S. Kochergin
The problem of a force field arising from an explosion in a limitless liquid (in water) of a charge of a condensed explosive (BB) is considered. It is shown that the magnitude of the impulse loads at the points of this field substantially depends on the characteristics of the explosive charge, its shape, and the removal of the structural element from the explosion center. The proposed method for calculating the parameters at the shock front uses experimental data.
Key words: impulse, charge explosion, force field experiment, water, center of explosion, condensed explosive.
Volodin Gennady Timofeyevich, doctor of technical sciences, professor, g. volodin@yandex. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Kochergin Denis Sergeyevich, postgraduate, sir. cod4@yandex. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 654.026
К ВОПРОСУ ОБ ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКОЙ ДЕГРАДАЦИИ
ОПТИЧЕСКОГО КАБЕЛЯ
М.Н. Плут, С.П. Кривцов, О.А. Губская, О.П. Ануфриева, О.Р. Спиридонов, Е.В. Фатьянова
Показано, что прокладка оптического кабеля на высоковольтных линиях электропередач, на опорах железных дорог или рядом с ними приводит к выходу его из строя. Как показали исследования, основной причиной нарушения связи является электротермическая деградация оптического кабеля. В данной статье подробно рассмотрены причины возникновения электротермической деградация оптического кабеля и их негативное воздействие на его параметры.
Ключевые слова: оптический кабель, волоконно-оптические линии связи, поверхностное сопротивление, электротермическая деградация, электромагнитное поле, контактная сеть, сопротивление заземления, конденсатор, удельное сопротивление поверхности оболочки оптического кабеля, напряжение, микродуги и микроразряды, напряжение коронирования, арамидные нити.
Под электротермической деградацией (ЭТД) будем понимать разрушение оболочки оптического кабеля (ОК) из-за протекания токов по загрязнённой поверхности его оболочки. ЭТД проявляется в следующих случаях: ОК подвешен на высоковольтных линиях электропередачи; на опорах железных дорог или рядом с ними, при климатических воздействиях (перепады температуры, влажность) и др.
Основными факторами, вызывающими электротермическую деградацию, являются:
