Соққы толқыны, оның құрылымы және параметрлері
Жоспары:
1. Соққы толқыны
2. Құрылымы және параметрлері
3. Соққы толқындарының кедергілерден шағылысуы
Соққы толқыны – алдыңғы фронттағы қысымның, тығыздықтың және температураның күрт секіруі бар, жарылыс орталығынан дыбыстан жоғары жылдамдықпен барлық бағытта таралатын қысу аймағы. Соққы толқындары барлық ортада таралуы мүмкін, бірақ ауа соққы толқындары ең үлкен практикалық қызығушылық тудырады.
Ауа соққы (жарылу) толқынының төрт тән аймағы бар:
- жарылыс орталығы - жарылғыш заттың жарылу сәтіндегі жағдайымен сәйкес келеді;
- газ тәрізді жарылыс өнімдері – барлық жағынан жарылыс орталығына іргелес. Олар алатын көлем уақыт өте келе үздіксіз өседі;
- қысылған ауа аймағы – көлемге тікелей жақын,
қазіргі уақытта жарылыстың газ тәрізді өнімдері орналасқан;
- соққы толқыны фронты – сығылған ауа қабатының сыртқы шекарасы,
жарылыс орталығынан дыбыстан жоғары жылдамдықпен қозғалады.
Суретте. 6.1 a және b үшін жарылғыш соққы толқынының құрылымы көрсетілген
ауадағы және жердегі жарылыс жағдайлары. Соққы толқынының пайда болу механизмін келесідей көрсетуге болады:
1. Жарылғыш затты жарған кезде бірнеше ондаған атмосфера қысымында газ тәрізді жарылыс өнімдерінің көп мөлшері түзіледі.
2. Артық қысым дерлік лезде әкеледі
сығылған және қыздырылған ауаның іргелес қабаттарына соқтығысатын жарылыс өнімдерінің кеңеюі.
3. Жарылыс өнімдері кеңейген кезде қоршаған ауаны ығыстырып, өз айналасында сығылған ауа аймағын құрайды, бұл ауаның келесі қабаттарына әсер етеді, оларды қысады және қыздырады.
4. Осылайша, қабаттан қабатқа соққы толқыны фронты дыбыстан жоғары жылдамдықпен қозғалады.
Соққы толқынының екі фазасы бар (6.2-сурет):
- қысу фазасы – соққы толқынының қысымы атмосфералық қысымнан жоғары, ал оның максималды мәні толқын фронтында болады;
- сиректеу фазасы – соққы толқынының қысымы атмосферадан төмен.
Суреттен. 6.2 жарылыс толқыны келген сәтте қысым өзінің максималды мәніне жетіп, фронттың алыстаған сайын төмендей бастайтынын, сиректеу фазасында атмосфералық қысымнан төмен түсетінін көруге болады.
Соққы толқыны адамдарға зиянды әсер етеді және
деструктивті - ғимараттарда, құрылыстарда және басқа инженерлік объектілерде. Оның негізгі параметрлері:
1. Фронттағы артық қысым – толқындық фронттағы абсолютті қысымның Pmax және PATM атмосфералық қысымының айырмашылығы
z кеңістігінің берілген нүктесіндегі артық қысым тәуелді
жарылыс центріне дейінгі қашықтық R және жарылыстың өзінің қуаты
2. Соққы толқынының қозғалыс жылдамдығы υв, м/с – соққы толқынының алдыңғы бөлігінің уақыт бірлігінде жүріп өткен жолы. Ол толқынның қарқындылығына байланысты және формула бойынша анықталуы мүмкін
3. Соққы толқынының әсер ету уақыты tB, c – қысу фазасының өту уақыты, яғни артық қысымның әрекеті. Оның мәні формула бойынша табылады
мұндағы t – жарылған газ-ауа ортасының массасы, кг;
4. Жарылыстың соққылық ауа толқынының қысымының әсерінен қауіпсіз аймақтың мөлшері Rсіз, м, формула бойынша МТНТ жарылысының тротил эквивалентінің мәні арқылы көрсетіледі.
5. Қирау аймағы - центрі жарылыс ортасында болатын шеңбер болып табылатын аумақ. Бұзылу аймағының радиусы формуламен анықталады
К пропорционалдық коэффициенті ΔРф соққы толқыны фронтындағы артық қысымға байланысты анықталады (6.1-кесте).
Нақты жағдайларда соққы толқындары жиі соқтығысады
кедергілер, соның салдарынан олардың әрекет ету сипаты өзгереді: кедергіге берілетін қысым мен импульс еркін таралатын соққы толқынының импульсімен салыстырғанда артады. Кедергіге жанасу сәтінде соққы толқынының алдыңғы қабаты баяулайды және бұл қабаттағы ағынның жылдамдығы нөлге тең болады, бұл қысымның Ротр мәніне қосымша өсуіне әкеледі (6.3-сурет).
Екі құрамдас бөліктен тұратын қысым кенеттен кедергіге әсер ете бастайды:
- статикалық – соққы толқынының алдыңғы жағындағы P1 қысымы;
- динамикалық - қозғалыстағы ауа массаларының кедергісінің алдында күрт тежеу және олардың кинетикалық энергиясының қысым энергиясына ауысуынан туындайтын қысым
