Параметры взрывчатых веществ
В соответствии с объемами и скоростью энерго- и газовыделения все взрывчатые вещества оценивают по таким параметрам, как бризантность и фугасность. Бризатность характеризует скорость энерговыделения, которая напрямую влияет на разрушающие способности взрывчатого вещества.
Фугасность определяет величину выделения газов и энергии, а значит и количество произведённой при взрыве работы.
По обоим параметрам лидирует гексоген, который является наиболее опасным взрывчатым веществом.
Итак, мы попытались дать ответ на вопрос о том, что такое взрыв. А также рассмотрели основные типы взрывов и способы классификации взрывчатых веществ. Надеемся, что прочитав эту статью, вы получили общее представление о том, что такое взрыв.
Почему слышен хлопок при переходе на сверхзвук
Хлопок от самолета, который мы слышим, правильнее называть “звуковым ударом”, и он, как мы сказали выше, не связан с преодолением какой-либо пограничной скорости. Но почему же он возникает? Когда самолет летить с любой скоростью, перед его фюзеляжем, то есть носовой частью, возникает область повышенного давления, так как самолет буквально врезается в воздух.
На относительно небольших скоростях высокое давление перед самолетом образует лишь звуковые волны, то есть характерный шум, но не хлопки. Когда же скорость самолета высокая, то есть превышает скорость звука, звуковые волны не успевают удаляться. Резкий рост давления перед фюзеляжем образует слой сильно сжатого воздуха, что порождает ударную волну, которая расходится от самолета конусом и достигает поверхности земли.
Хлопок от самолета связан с ударной волной, достигающей органов слуха человека
Этот конус ударной волны всегда движется вместе с самолетом. Что самое интересное, ударные волны распространяются и достигают земли беззвучно. Хлопок же мы слышим только в тот момент, когда ударная волна, то есть граница воображаемого конуса, проходит сквозь человека. В этот момент давление воздуха вокруг человека скачкообразно повышается, что воспринимается ушами как хлопок. То есть этот звук существует только для слушателя в момент прохождения через него ударной волны, и с ускорением самолета никак не связан.
Насколько опасна ударная волна, распространяющаяся от сверхзвукового самолета? Так как расстояние от него до земли достаточно большое, она не способна вызвать какие-либо разрушения. Однако возле самолета ударная волна достаточно мощная. Поэтому, если он будет пролетать низко над многоэтажным домом, то выше 30 этажа ударная волна вполне может выбить стекла.
Число Маха в авиации
Теорию с подтверждающим экспериментальным процессом образования ударных волн был продемонстрировал еще задолго до первого полета сверхзвукового самолета австрийский физик Эрнст Мах (1838 — 1916). Величину, выражающую отношение скорости летательного аппарата к скорости звуковой волны называют сегодня в честь ученого — Махом.
Как мы уже оговорились в водной части, на скорость звука в воздушной среде влияют такие метеорологические условия как давление, влажность и температура воздуха. Температура в зависимости от высоты полета самолета меняется от +50 на поверхностях Земли до -50 в слоях стратосферы. Поэтому на разных высотах для достижения сверхзвуковых скоростей обязательно учитываются местные метеоусловия.
Для сравнения над нулевой отметкой уровня моря скорость звука составляет 1240 км/ч, тогда как на высоте более 13 тыс. км. эта скорость снижается до 1060 км/ч.
Если принять соотношение скорости летательного аппарата к скорости звукова за М, то при значении М>1, это будет всегда сверхсвуковая скорость.
Самолеты с дозвуковой скоростью имеют значение М = 0.8. Вилка значений Маха от 0,8 до 1,2 задают околозвуковую скорость. А вот гиперзвуковые летательные аппараты имеют число Маха более 5. Из известных военных российских сверхзвуковых самолетов можно выделить СУ-27 — истребитель перехватчик, Ту-22М — бомбардировщик ракетоносец. Из американских известен SR-71 — самолет разведчик. Первым сверхзвуковым самолетом в рамках серийного производства стал американский истребитель F-100 в 1953 году.
Модель космического челнока во время испытаний в сверхзвуковой аэродинамической трубе. Специальная методика теневой фотографии позволила запечатлеть, где возникают ударные волны.
Проблемы сверхзвукового полета
Как бы ни разгонялся обычный самолет, он не сможет длительное время лететь на сверхзвуковой скорости. Дозвуковые самолеты отличаются более плавными и округленными формами. А при полете на сверхзвуковой скорости возникают иные аэродинамические условия.
Резко увеличивается сопротивление воздуха, корпус самолета нагревается из-за трения. В результате обычный самолет потеряет стабильное управление и может начать разрушаться прямо в воздухе.
Активно развиваться сверхзвуковая авиация начала в 50-60-х годах. Первым сверхзвуковым самолетом, который выпускался серийно, стал истребитель North American F-100 Super Sabre. Данная модель впервые совершила полет в 1953 году.
Создавались и пассажирские сверхзвуковые самолеты, которые выполняли регулярные рейсы. Но их было всего 2: советский Ту-144 и англо-французский Concorde.
Сверхзвуковой пассажирский самолет Ту-144
Преимущество таких самолетов – это преодоление больших расстояний за короткий промежуток времени. Также сверхзвуковой самолет перемещается на большей высоте по сравнению с обычными. Соответственно, воздушное пространство не загружено. Но от их использования вскоре отказались из-за нескольких недостатков:
- ударная волна;
- большой расход топлива;
- сложность эксплуатации;
- шум над аэродромом.
Громкий хлопок – это резкий скачок давления перед самолетом, образующийся в момент, когда самолет начинает двигаться со сверхзвуковой скоростью (преодолевает звуковой барьер). Ударная волна, возникающая перед самолетом, распространяется конусообразно. Человек, наблюдающий за полетом самолета, слышит хлопок, когда эта волна достигает его, и только после этого можно услышать работу двигателя. Ударная волна постоянно сопровождает самолет на сверхзвуковой скорости. Однако хлопки будет слышно лишь во время прохождения самолета в определенной точке – поблизости с наблюдателем.
Прямые и косвенные факторы взрыва
В зависимости от мощности взрыва различают несколько зон, каждая из которых имеет характерные особенности. Действие детонационной волны, которая дробит конструкции (их части затем разлетаются в разные стороны), начинается в зоне I. В зоне II ударная волна движется уже самостоятельно, продолжая полное разрушение объектов в радиусе действия, а продукты взрыва, после исчерпания потенциала энергии, уже не оказывают разрушительного воздействия огромной силы. В зоне III ударная волна превращается в звуковую, отголоски которой слышны на значительном расстоянии. К косвенным факторам взрывной волны относятся неконтролируемые удары летящими частицами зданий, обломками, битым стеклом.
Высокий уровень разрушений при взрыве наиболее характерен для многоэтажных зданий и объектов с лёгким каркасом. Подземные и частично углублённые в землю сооружения имеют значительно больший запас прочности и успешно выдерживают проверку взрывной волной.
Есть несколько степеней разрушения объектов, из них:
— при полном разрушении невозможна реставрация ввиду обрушения перекрытий и разрушения несущих конструкций;
— при сильном разрушении несущие конструкции значительно деформированы, большая часть перекрытий и стен сильно повреждены;
— средний уровень разрушения характеризуется повреждением второстепенных конструкций, наличием трещин в стенах и деформациями коммунальных и энергетических сетей;
— при слабом разрушении только частично разрушены перегородки и проёмы, поломки в сетях минимальны.
Для того, чтобы безопасно покинуть разрушенное здание, не стоит пользоваться лестницей и лифтом. Если конструкции здания не подвергаются опасности скорого разрушения, и нет пожара, то лучше остаться в нем. При входе в повреждённое здание необходимо оценить степень повреждения стен, несущих конструкций и перекрытий, коммунально-инженерных сооружений, после чего входить при соблюдении безопасности.
Двигатели
Работа над двигателями для будущих сверхзвуковых самолетов тоже не прекращается. Даже дозвуковые двигатели за последние годы смогли прилично прибавить в мощности и экономичности за счет внедрения специальных редукторов, керамических материалов и введения дополнительного воздушного контура.
Со сверхзвуковыми самолетами все немного сложнее. Дело в том, что при современном уровне технологического развития турбореактивные двигатели способны достигать максимальной скорости в 2,2 Маха (около 2500 километров в час), для достижения же большей скорости требуется использовать прямоточные двигатели, способные разогнать летательный аппарат до гиперзвуковых скоростей (более 5 чисел Маха). Впрочем, это — пока что — скорее фантастика.
По словам разработчиков, им удается уже в настоящее время достигнуть себестоимости полета на 30 процентов меньшей, чем у «Конкорда», даже при небольшом количестве пассажиров. Такие данные обнародовал стартап Boom Technologies в 2016 году. По их мнению, билет по маршруту Лондон-Нью-Йорк будет стоить около $ 5000, что сопоставимо с ценой за билет при полете первым классом на обычном, дозвуковом самолете.
Что мы представляем себе, когда слышим выражение «звуковой барьер»? Некий предел и которой может серьёзно повлиять на слух и самочувствие. Обычно звуковой барьер соотносят с покорением воздушного пространства и
Преодоление этой преграды способно спровоцировать развитие застарелых болезней, болевых синдромов и аллергических реакций. Правильны ли эти представления или они представляют собой установившиеся стереотипы? Имеют ли они под собой фактическую основу? Что такое звуковой барьер? Как и почему он возникает? Всё это и некоторые дополнительные нюансы, а также исторические факты, связанные с этим понятием, мы попробуем выяснить в данной статье.
Пример 2
Определить с помощью расчета по формулам избыточное давление и удельный импульс во фронте ВУВ на расстоянии 100 м от емкости, в которой находится 10 т. пропана, хранящегося в жидком виде под давлением, при ее разгерметизации и взрыве образовавшейся ГВС.
1. Определение массы пропана в составе ГВС
2. Определение тротилового эквивалента
3. Определение приведенного радиуса взрыва
4. Определение избыточного давления во фронте ударной волны
откуда
следовательно
5. Определение значения удельного импульса ударной волны
откуда
Приближенная оценка параметров взрывной волны за пределами облака может быть проведена по таблице 4, в которой представлены значения избыточного давления ΔPФ и эффективного времени действия фазы сжатия θ, заранее рассчитанные для различных значений R/r. Значения параметров, указанных в таблице, получены исходя из давления внутри газового облака 1700 кПа.
Загадка самого шумного города
Не зря жители маленьких городов испытывают шок, увидев столицу в первый раз. Обилие транспорта, сотни ресторанов и развлекательных центров сбивают с толку и выбивают из привычной колеи. Начало весны в столице обычно датируется апрелем, а не мятежным вьюжным мартом. В апреле здесь чистое небо, бегут ручьи и распускаются почки. Люди, уставшие от долгой зимы, широко распахивают окна навстречу солнцу, и в дома врывается уличный шум. На улице оглушительно щебечут птицы, поют артисты, декламируют стихи весёлые студенты, не говоря уже о шуме в пробках и метро. Сотрудники отделов гигиены отмечают, что долго находиться в шумном городе вредно для здоровья. Звуковой фон столицы состоит из транспортных, авиационных, промышленных и бытовых шумов. Наиболее вредным является как раз автомобильный шум, так как самолёты летают достаточно высоко, а шум от предприятий растворяется в их зданиях. Постоянный же гул автомобилей на особо оживлённых магистралях превышает все допустимые нормы в два раза. Как в столице преодолевается звуковой барьер? Москва опасна обилием звуков, поэтому жители столицы устанавливают стеклопакеты, чтобы приглушить шум.
Выведенные рекомендации для безопасных полётов
Безопасные полёты на околозвуковых и сверхзвуковых скоростях возможны при избегании волнового кризиса, возникновение которого зависит от аэродинамических параметров самолёта и высоты производимого полёта. Переходы с одного уровня скорости на другой должны выполняться максимально оперативно с применением форсажа, что поможет избежать долгого полёта в зоне волнового кризиса. Волновой кризис как понятие пришёл из водного транспорта. Возникал он в момент движения судов со скоростью, близкой к скорости волн на поверхности воды. Попадание в волновой кризис влечёт за собой затруднение роста скорости, и если максимально просто преодолеть волновой кризис, то можно выйти на режим глиссирования или скольжения по водной глади.
Комплексные задачи создателей летательных аппаратов
Известные на весь мир самолеты МиГ-15 стали создавать в тот момент, когда разработчики поняли, что невозможно базироваться только на преодолении звукового барьера, а следует решать комплексные технические задачи. В результате была создана машина настолько удачная, что её модификации встали на вооружение разных стран. Несколько различных конструкторских бюро включились в своеобразную конкурентную борьбу, призом в которой был патент на самый успешный и функциональный летательный аппарат. Разрабатывались самолёты со стреловидными крыльями, что было революцией в их конструкции. Идеальный аппарат должен был быть мощным, быстрым и невероятно устойчивым к любым повреждениям извне. Стреловидные крылья у самолётов стали элементом, который помогал им втрое повышать скорость звука. Далее продолжала нарастать, что объяснялось увеличением мощности двигателей, применением инновационных материалов и оптимизацией аэродинамических параметров. Преодоление звукового барьера стало возможным и реальным даже для непрофессионала, но менее опасным оно от этого не становится, поэтому любой экстремал должен здраво оценивать свои силы, прежде чем решиться на такой эксперимент.
15 октября 2012, 10:32
Австрийский спортсмен Феликс Баумгартнер совершил затяжной прыжок с парашютом из стратосферы с рекордной высоты. Его скорость в свободном падении превысила скорость звука и составила 1342,8 км в час, фиксированная высота — 39,45 тысячи метров. Об этом официально объявлено на итоговой конференции на территории бывшей военной базы Розуэлл (штат Нью-Мексико).
Стратостат Баумгартнера с гелием объемом 850 тысяч кубометров, сделанный из тончайшего материала, стартовал в 08:30 утра по времени Западного побережья США (19:30 мск), набор высоты занял около двух часов. Порядка 30 минут шли довольно волнительные приготовления к выходу из капсулы, замеры давления и проверка приборов.
Свободное падение, по словам специалистов, длилось 4 минуты и 20 секунд без раскрытого тормозного парашюта. Между тем организаторы рекорда заявляют, что все данные будут переданы австрийской стороне, после чего состоится окончательное фиксирование и сертификация. Речь идет о трех мировых достижениях: прыжок с самой высокой точки, продолжительности свободного падения и преодолении скорости звука.
В любом случае Феликс Баумгартнер — первый в мире человек, преодолевший скорость звука, находясь вне техники, отмечает ИТАР-ТАСС.
Свободное падение Баумгартнера продолжалось 4 минуты 20 секунд, но без стабилизирующего парашюта. В результате спортсмен едва не вошел в штопор и в течение первых 90 секунд полета не поддерживал радиосвязь с землей.
«На какое-то мгновение мне показалось, что я теряю сознание, — описал спортсмен свое состояние. — Однако раскрывать тормозной парашют я не стал, а попытался стабилизировать полет самостоятельно. При этом каждую секунду я отчетливо понимал, что со мной происходит».
В итоге «погасить» вращение удалось. В противном случае, если бы штопор затянулся, стабилизирующий парашют раскрылся бы автоматически.
В какой момент удалось превысить в падении скорость звука, австриец сказать не может. «Я не имею об этом ни малейшего представления, так как был слишком занят тем, чтобы стабилизировать свое положение в воздухе», — признался он, добавив, что не слышал также никакого характерного хлопка, который обычно сопровождает преодоление звукового барьера самолетами.
По словам Баумгартнера, «во время полета он практически ничего не чувствовал, не думал ни о каких рекордах».
«Я думал лишь о том, как вернуться на Землю живым и увидеть семью, родителей, свою девушку, — сказал он. — Иногда человеку нужно подняться на такую высоту только для того, чтобы осознать, насколько он мал». «Я думал только о своей семье», — поделился переживаниями Феликс. За несколько секунд до прыжка его мыслью было: «Господи, не оставь меня!»
Самым опасным моментом скай-дайвер назвал выход из капсулы
«Это был самый волнительный момент, ты не чувствуешь воздух, не понимаешь физически, что происходит, при этом важно отрегулировать давление, чтобы не погибнуть, — отметил он. — Это самый неприятный момент
Ненавижу это состояние».
А «самый красивый момент — осознание, что стоишь на «вершине мира», — поделился спортсмен.
Механизм преодоления звукового барьера
При преодолении звукового барьера происходит формирование ударной волны из-за влияния эффектов сжатия воздуха и изменения температуры.
Когда объект движется со скоростью, приближающейся к скорости звука, возникают давления, вызванные сжатием воздуха вокруг объекта. Воздух сжимается впереди объекта и расширяется позади него, что вызывает образование ударной волны.
Ударная волна представляет собой высокое давление, высокую температуру и воздействие звуковых волн, распространяющихся от объекта, преодолевающего звуковой барьер. Когда эта ударная волна достигает уха, она воспринимается как хлопок или взрыв.
Механизм преодоления звукового барьера можно проиллюстрировать аналогией с поведением пружины. Когда объект движется на скорости ниже скорости звука, воздушные молекулы окружающего объект воздуха успевают перемещаться вместе с объектом и не создают значительного сопротивления. Но если объект движется на скорости, близкой к скорости звука, воздушные молекулы не могут двигаться вместе с объектом и образуют уплотненную зону перед ним.
Эта уплотненная зона преграждает путь обтекающим воздушным молекулам и создает высокое давление, что приводит к образованию ударной волны.
Таким образом, механизм преодоления звукового барьера связан с формированием ударной волны из-за сжатия воздуха и изменения температуры вокруг движущегося объекта, вызывая эффект хлопка или взрыва, который мы воспринимаем при преодолении звукового барьера.
Распространение звука
Звуковые волны — это колебания частиц упругой среды, которые передаются из места в место путем удара частиц друг о друга. Распространение звука возникает благодаря взаимодействию между воздухом и другими средами.
Когда объект издаёт звук, он создает последовательность областей сжатия и разрежения в воздухе. В сжатой области частицы воздуха находятся ближе друг к другу, а в разреженной области — наоборот, дальше друг от друга. Эти колебания передаются от частицы к частице, как эффект, похожий на передачу движения в пружине.
Скорость распространения звука в воздухе зависит от различных факторов, включая температуру. Чем выше температура воздуха, тем быстрее распространяются звуковые волны. Это связано с тем, что при повышении температуры частицы воздуха обладают большей кинетической энергией, и они быстрее передают колебания друг другу.
Когда объект движется со скоростью близкой к скорости звука, возникает эффект сжатия областей сжатия. Это происходит из-за того, что объект догоняет звуковые волны, которые он сам создал, и бьет в них. Это приводит к слиянию волн и образованию ударной волны, которую мы воспринимаем как хлопок.
Факторы, влияющие на распространение звука: Фактор Влияние
Скорость Чем выше скорость, тем больше сжатие и разрежение звука
Температура Высокая температура способствует более быстрому распространению звука
Сжатие и разрежение Сжатие и разрежение воздуха являются основными элементами звуковых волн
В целом, распространение звука является сложным и интересным процессом, который мы воспринимаем как звуковые волны. Он зависит от многих факторов, включая скорость и температуру, и может быть сопровожден эффектами, такими как хлопок при преодолении звукового барьера.
Звуковой барьер
Звуковой барьер представляет собой физическое явление, которое возникает при превышении скорости звука. Когда объект движется со скоростью, равной или большей скорости звука в данной среде, возникает эффект хлопка, известный как «прорыв звука».
Основными факторами, влияющими на возникновение звукового барьера, являются скорость движения объекта и плотность среды, в которой он движется. Когда объект приближается к скорости звука, воздух перед ним сжимается и создает преграду, которая может быть сравнима с сжатой пружиной.
При достижении скорости звука объект преодолевает эту преграду, и сжатый воздух попадает в зону ниже давления, что приводит к быстрому расширению и созданию волны удара окружающего воздуха. Именно этот удар и является причиной хлопка, который мы слышим при переходе через звуковой барьер.
На этапе прорыва звука также наблюдаются другие физические эффекты, такие как увеличение температуры воздуха вблизи объекта. Это происходит из-за высокой скорости движения и сжатия воздуха, что приводит к повышению энергии молекул и температуры окружающей среды.
В целом, преодоление звукового барьера является сложным физическим процессом, который сопровождается множеством эффектов, включая хлопок, давление и изменение температуры. Это феномен, который интересует многих ученых и исследователей, и его понимание играет важную роль в развитии технологий сверхзвуковых перевозок.
Источники
Взрывчатые вещества высокого порядка (HE) более мощные, чем взрывчатые вещества низкого порядка (LE). ОН взорвать создать определяющую сверхзвуковую ударную волну избыточного давления. Несколько источников HE включают тринитротолуол, С-4, Семтекс, нитроглицерин, и мазут из нитрата аммония (ANFO). LE дефлагрировать для создания дозвукового взрыва и отсутствия волны избыточного давления ВВ. Источники LE включают самодельные бомбы, порох и зажигательные бомбы на основе самой чистой нефти, такие как коктейли Молотова или самолеты, импровизированные в качестве управляемых ракет. HE и LE вызывают разные модели травм. Только HE производят настоящие взрывные волны.
(16)
где: R > Rбез — безопасное расстояние в метрах;
MT — тротиловый эквивалент взрывчатого вещества в килограммах;
К — коэффициент, зависящий от условий взрыва.
Значения коэффициента К при размещении людей без укрытий устанавливаются в диапазоне от 30 до 45 для разных типов взрывов. В исключительных случаях, когда требуется максимально возможное приближение персонала к месту взрыва, Rбез может быть определено при коэффициенте 15, а например при укрытии людей в блиндажах К составляет 9,3.
Единые правила определения безопасных расстояний предусматривают правила расчета этих расстояний не только для человека, но и для зданий (сооружений), и для различных видов взрывов.
Взрывы газа
Самые распространенные чрезвычайные происшествиями, при которых происходит взрыв газа, случаются в результате неправильного обращения с газовым оборудованием
Важно своевременное устранение и характерное определение. Что значит взрыв от газа? Происходит он из-за неправильной эксплуатации. Для того чтобы не допустить подобных взрывов, все газовое оборудование должно проходить регулярный профилактический технический осмотр
Всем жителям частных домовладений, а также многоквартирных домов, рекомендован ежегодный ТО ВДГО
Для того чтобы не допустить подобных взрывов, все газовое оборудование должно проходить регулярный профилактический технический осмотр. Всем жителям частных домовладений, а также многоквартирных домов, рекомендован ежегодный ТО ВДГО.
Для снижения последствий взрыва конструкции помещений, в которых установлено газовое оборудование, делают не капитальными, а, наоборот, облегченными. В случае взрыва не возникает больших повреждений и завалов. Теперь вы представляете, что такое взрыв.
Для того чтобы утечку бытового газа было легче определить, в него добавляют ароматическую добавку этилмеркаптан, что обуславливает характерный запах. При наличии такого запаха в помещении необходимо открыть окна, обеспечив поступление свежего воздуха. После чего следует вызвать газовую службу. В это время лучше не пользоваться электрическими выключателями, способными вызвать искру. Строго запрещается курить!
Взрыв пиротехники тоже может стать угрозой. Склад таких предметов должен быть оборудован в соответствии с нормами. Некачественная продукция может нанести вред человеку, который ею пользуется. Все это стоит непременно учитывать.
Классификация типов взрывов
1. Физический — энергия взрыва представляет собой потенциальную энергию сжатого газа или пара. В зависимости от величины внутреннего давления энергии получается взрыв различной мощности. Механическое воздействие взрыва обусловлено действием ударной волны. Обломки оболочки обуславливают дополнительное поражающее действие.
2. Химический — в этом случае взрыв обусловлен практически мгновенным химическим взаимодействием веществ, входящих в состав, с выделением большого количества тепла, а также газов и пара с высокой степенью сжатия. Взрывы подобных типов характерны, к примеру, для пороха. Возникающие в результате химической реакции вещества при нагреве приобретают большое давление. Взрыв пиротехники тоже относится к этому виду.
3. Атомные взрывы представляют собой молниеносные реакции ядерного расщепления или слияния, характеризующиеся огромной мощностью выделяемой энергии, в том числе тепловой. Колоссальная температура в эпицентре взрыва приводит к образованию зоны очень высокого давления. Расширение газа приводит к появлению ударной волны, являющейся причиной механических разрушений.
Понятие и классификация взрывов позволяют правильно действовать в чрезвычайной ситуации.
От: admin
Эта тема закрыта для публикации ответов.