4. Прямая и отраженная ударная волна. Формула м.А. Садовского.

Уда́рная волна́ — поверхность разрыва, которая движется внутри среды, при этом давление, плотность, температура и скорость испытывают скачок[1]. Часто путают с понятием волна от удара, это не одно и то же, во втором случае испытывают скачок не сами параметры, а их производные.

Скорость распространения ударной волны в среде превышает скорость звука в данной среде. Превышение тем больше, чем выше интенсивность ударной волны.

Ударная волна - это область резкого сжатия среды, которая в виде сферического слоя распространяется во все стороны от места взрыва со сверхзвуковой скоростью. (Простейший пример возникновения и распространения У. в.- сжатие газа в трубе поршнем).

Существуют прямые У. в., в которые вещество втекает по нормали к поверхности, и косые У. в. Последние возникают, напр., при сверхзвуковом движении тел - ракет, спускаемых космич. аппаратов, снарядов и др., когда перед телом движется У. в. Геометрия У. в. зависит от формы тела и от др. параметров. Поэтому в системе координат, где У. в. покоится, газ втекает в каждый элемент её поверхности под своим углом. Если этот угол не прямой, то элемент поверхности представляет собой косую У. в. На косой У. в. претерпевает разрыв нормальная составляющая скорости вещества, но тангенциальная составляющая непрерывна. Следовательно, на косой У. в. линии тока преломляются. Путём перехода к новой системе координат, движущейся параллельно поверхности разрыва, косую у.в. всегда можно свести к прямой.

Когда падающая ударная волна, образующаяся при воздушном взрыве, достигает более плотной среды, например поверхности земли или воды, она отражается. Процесс образования отражённой волны в этих условиях показан на рисунке слева. На этом рисунке покaзаны четыре стадии распространения сферической ударной волны от центра воздушного взрыва. B первой стадии фронт ударной волны ещё не достиг поверхности земли. Во второй стадии фронт ударной волны распространился несколько дальше, но не достиг поверхности земли. На третьей, более поздней, стадии образовалась отражённая ударная волна, показанная на рисунке пунктиром.

Когда происходит такое отражение, человек или предмет, находящийся непосредственно на поверхности, сразу испытывает увеличение давления в виде удара, поскольку отражённая волна образуется мгновенно. Следовательно, величиной избыточного давления на поверхности земли практически можно считать величину давления отражения. B районе эпицентра величина избыточного давления отражённой волны y поверхности земли более чем в два раза превышает величину максимального избыточного давления падающей ударной волны.

Для определения зависимости избыточного давления на фронте ударной волны ΔP_ф (кПа) от расстояния R (м) до эпицентра взрыва конденсированного взрывчатого вещества наиболее часто используют формулу М.А. Садовского для наземного взрыва при условии

 (5.53)

Величину импульса фазы сжатия I₊ (кПа · с) на расстоянии R (м) от эпицентра взрыва для ориентировочных расчетов можно определить по приближенной формуле

 (5.54)

Здесь G_тнт - тротиловый эквивалент, равный массе тринитротолуола (тротила), при взрыве которой выделяется такое же количество энергии, как и при взрыве рассматриваемого взрывчатого вещества G, кг. Величина G_тнт (кг) определяется по формуле

 (5.55)

где   и   - энергии взрывов, соответственно, рассматриваемого взрывчатого вещества и тротила, кДж/кг, приведенные в табл.

5. Фугасное и бризантное действие взрывов ВВ – взрывчатых веществ. Разрушительное действие взрыва обусловлено работой, кото­рую совершают газообразные продукты взрыва при расшире­нии.

Различают две основные формы внешней работы взрыва – бризантное и фугасное действие.

Бризантностью называется способность взрывча­тых веществ (точнее их ГПВ) к местному разрушительному действию, которое является результатом резкого удара продуктов взрыва по окру­жающим ВВ предметам.

Бризантное действие проявляется лишь на близких расстояниях от места взрыва, где давление и плотность энергии продуктов взрыва еще достаточно велики. Максимальный эффект бризантности проявляется при непосредственном контакте заряда ВВ с окружающей средой, причем при условии распространения детонационной волны в направлении, перпендикулярном к преграде. За счет бризантного действия происходит измельчение, пробивание или дробление среды, соприкасающейся с зарядом взрывчатого вещества.

Опыт показывает, что бризантное действие ВВ зависит от энергетических характеристик ВВ, их плотности, скорости детонации и максимального давления ГПВ на фронте детонацион­ной волны, которое иногда называют «детонационным давлением».

Теоретически бризантность принято оценивать по величине мощности ВВ, отнесенной либо к единице веса, либо к единице объема заряда, а так же как объемную плотность мощности взрыва или поток энергии, проходящий через единицу площади за единицу времени.

Фугасностью называется способность взрывчатых веществ к разрушительному действию за счет расширения про­дуктов взрыва до сравнительно невысоких давлений и прохож­дения по среде ударной волны.

Фугасное действие проявляется в форме раскалывания и отбрасывания среды, в которой проис­ходит взрыв.

Очень часто фугасность называют работоспособ­ностью взрывчатого вещества. В качестве меры фугасности в теоретических расчетах используют потенциал П ВВ или его удельную энергию. Однако фугасность и удельная энергия взрывчатого вещества понятия не тождественные. Опыт показывает, что кроме потенциала П или удельной энергии Qw, на фу­гасное действие оказывают существенное влияние такие харак­теристики, как удельный объем и состав газообразных продук­тов взрыва. Учитывая это, фугасность оценивают условными характеристиками, определяемыми экспериментально.

Для прак­тической оценки фугасности используют так называемую пробу на расширение свинцовой бомбы. Заряд испытуемого ВВ массой 10 г взрывают в цилиндрическом канале свинцовой бомбы опре­деленных размеров. После взрыва канал расширяется и приоб­ретает грушевидную форму. Мерой фугасности принимается из­менение объема канала.