2. Оценка устойчивости работы нетипичных объектов к воздействию ударной волны

Если элемент объекта или объект не является типичным и в таблицах отсутствуют данные для них, то характер разрушений можно рассчитать, зная действующие нагрузки, а также габариты и. прочностные характеристики объекта.

При проведении оценочных расчетов по устойчивости достаточно знать наибольшие силы, действующие на здания, элементы оборудования и технику. При этом в зависимости от габаритов и особенностей конструкции степень разрушений будет определяться силой убыточного давления, либо силой скоростного напора, либо совместным действием обеих сил.

1. На большие здания, имеющие значительную площадь стен и требующие для их обтекания ударной волной и уравновешивания давления со всех сторон некоторого времени, основное действие оказывает избыточное давление отраженной волны ∆P_отр, кПа, которое определяется по формуле:

, (1)

где P₀ – атмосферное давление, кПа.

Если считать, что ∆P_отр равномерно приложено по всей стене, расположенной перпендикулярно распространению фронта ударной волны, то сила давления, кН, на здание определяется как

Р = Р_отр ∙ S, (2)

где S – площадь стены, м².

Вычисляя эту силу при различных значениях ∆P_Ф и зная прочностные характеристики здания (сооружения), можно определить степень его повреждения и разрушения.

2. Для сооружений, оборудования и предметов небольших размеров (антенна, дымовая труба, опора ЛЭП, трансформатор, прибор, станок, автомашина, вагон, мачта и т.д.), быстро обтекаемых ударной волной, наибольшую опасность представляет скоростной напор воздуха ∆P_ск, движущегося с достаточно большой скоростью V за фронтом ударной волны. Величина этой скорости рассчитывается по уравнению:

, (3)

где С₀ – скорость звука в воздухе, при нормальных условиях С₀ = 340 м/с; ∆P_Ф – избыточное давление, кПа; P₀ – атмосферное давление, кПа.

Для приближенных расчетов значение этой скорости определяют как:

V  2∆P_ф. (4)

Давление скоростного напора ∆P_ск определяется по формуле:

. (5)

Графическая зависимость ∆P_ск = f (∆P_Ф) приведена на рис. 2.

П

Рис. 2. Зависимость скоростного

напора ∆P_ск от избыточного

давления ударной волны ∆P_Ф

омножив ∆P_ск на площадь миделя¹ S обтекаемого предмета и на коэффициент аэродинамического сопротивления С_х, получим смещающую силу, кН:

Р_см = С_х ∙ S ∙ ∆P_ск. (6)

Коэффициент аэродинамического сопротивления С_х, зависит от формы тела, ориентации его относительно ударной волны и от скорости движения воздуха. Величины С_х для тел различной формы приведены в прил. 3.

Если тело имеет сложную форму составленную из тел, приведенных в прил. 3, то примерное значение С_х(сл) тела сложной формы определяется:

, (7)

где С_хi – коэффициент аэродинамического сопротивления данной части тела; S_i – площадь миделя этой части тела.

Сила Р_см прикладывается в центре тяжести площади S (в центре дав­ления предмета).