Тротилового эквивалента
Здесь А/3,,, — избыточное давление во фронте ударной волны, кПа; <7у. „ — тротиловый эквивалент ядерного взрыва по ударной волне, кг, <7у п-- =0,5 q, где q — мощность взрыва (тротиловый эквивалент), кг; R — расстояние от центра взрыва, м.
Световой импульс и время высвечивания светового излучения зависят от мощности ядерного взрыва. При продолжительном действии светового излучения происходит больший отток тепла от освещенной поверхности в глубь материала, следовательно, для нагрева ее до той же температуры, что и при кратковременном освещении, требуется большее количество световой энергии. Поэтому, чем выше тротиловый эквивалент, тем больший световой импульс требуется для воспламенения материала. И, наоборот, равные световые импульсы могут вызвать большие поражения при меньших мощностях взрывов, так как время их высвечивания меньше (наблюдаются на меньших расстояниях), чем при взрывах большой мощности.
где R — приведенное расстояние; С* —тротиловый эквивалент. Для воздушных взрывов на высоте Н из условий подобия имеем
Для ядерных взрывов величина С представляет тротиловый эквивалент по ударной волне. Если обозначить Сп — полный тротиловый эквивалент, то для свободно распространяющейся в атмосфере ударной волны воздушного взрыва С=0,5СП, а для наземного и приземного ядерных взрывов С= 2-0,5Сп.
Ядерное оружие. К наиболее мощным средствам ОМП относится ядерное оружие, которое состоит из ядерных боеприпасов (авиационные бомбы, артиллерийские снаряды, боевые части ракет, морских торпед, глубинные бомбы и мины) и средств доставки (носителей) и средств управления. При ядерном взрыве выделяется огромное количество энергии, образующейся при Цепной реакции деления тяжелых ядер некоторых изотопов урана и плутония или термоядерной реакции синтеза легких ядер изотопов водорода (дейтерия, трития). Мощность ядерного боеприпаса (мощность ядерного взрыва) принято характеризовать тротиловым эквивалентом. Тротиловый эквивалент — это масса тротила (тротил — вещество с теплотой взрыва 424(Х кДж/кг), при взрыве которой выделяется столько же энергии, что и при взрыве ядерного боеприпаса.
Тротиловый эквивалент ядерного взрыва, кт Радиус зоны, км
Большой тротиловый эквивалент взрыва парогазовоздуш-ных смесей достигается в преднамеренных взрывах при использовании военной техники, когда создаются условия для достижения максимального разрушающего эффекта. В США в отличие от традиционных ВВ в качестве горючего использовали этиленоксид, смесь газов (метилацетилен, пропадиен, пропилен w-пропилнитрат), пропиленоксид. В таких боеприпасах при взрыве центрального заряда разрушается корпус снаряда и горючее распыляется в воздухе с образованием облака парогазовой и мелкодисперсной топливно-воздушной смеси, которое подрывается при помощи детонаторов после Некоторой задержки, обеспечивающей необходимое время для перемешивания горючего с воздухом. В этих условиях по разрушительной способности такие вещества в несколько раз превышают тротил такой же массы. Мощность взрыва, например этиленокси-да с воздухом, по горючему веществу в 3—5 раз больше той, которая достигается при детонации такой же массы тротила. Энергетический потенциал взрывоопасности в ряде случае* ошибочно приравнивают к энергии взрыва, а иногда (также ошибочно) проводят прямое сопоставление энергии взрыва чистых углеводородов с энергией взрыва конденсированного ВВ, которую принято считать в 10 раз превышающей энергию взрыва ТНТ. Например, полная тепловая энергия сгорания пропана составляет «46-103 кДж/кг, что соответствует энергетическому потенциалу взрывоопасности 1 кг углеводорода В то же время тепловая энергия, выделяющаяся при детонации ТНТ, составляет 4,2-103 кДж/кг. Такое сравнение не является правомерным, так как полная энергия сгорания ТНТ '(вещества с отрицательным кислородным балансом) в кислороде оказывается значительно больше и составляет 15-Ю3 кДж/кг (т. е. при детонации выделяется лишь 28% энергии его сгорания), что численно равно энергии перехода в продукты разложения кислорода, входящего в состав молекулы ТНТ. В то же время энергетический потенциал взрывоопасности пропана рассчитывают как энергию его полного сгорания (до СОг и HjO) по чистому веществу без учета эквивалентной массы кислорода и азота в горючей пропан-воздушной смеси.
В процессах взрыва и детонации парогазовых сред ударные волны достигают высоких параметров, характеризующих их разрушающую способность. Так, избыточное давление в пределах детонирующего облака смеси этиленоксида с воздухом составляет 2 МПа. Большинство же промышленных зданий разрушается от значительно меньших давлений: 25— 30 кПа при внешних и 20—25 кПа при внутре:;:^их взрывах. Разрушающая способность взрывов парогазовых смесей и аэровзвесей при определенных условиях в промышленности оказывается сопоставимой со взрывами типичных ВВ, применяемых в военных целях. Поскольку по теплоте сгорания большинство углеводородов в 10 раз превосходит тротил, то и оружие с применением газовоздушных смесей этих веществ оказывается очень эффективным. В США газовоздушные смеси использовали для имитации ядерных взрывов небольшой мощности. Испытания проводили с применением метан-кислородных смесей в сферических баллонах диаметром до 33,5 м и полусферических диаметром 38,5 м; при этом тротиловый эквивалент достигал 12 т.
В промышленных условиях опасными считаются все вещества и их смеси, при разложении которых выделяется тепло. Способность веществ к термическому разложению определяется прежде всего строением их молекул, что не всегда учитывается при разработке процессов, поэтому при эксплуатации производств часто допускается образование и накопление большого количества нестабильных соединений в технологических системах, не всегда выбираются оптимальные режимы, исключающие взрывы этих веществ. Основные типичные ВВ и их физико-химические характеристики приведены в табл. 2.1. Эти характеристики ВВ являются определяющими показателями их чувствительности и разрушающей способности^ Так, по хими-ческ^мустр_оению вещества нетрудно качественно определить его На§и]пьно?№ и склонность к взрывчатому разложению. По удел^дой_теплоте_химического разложения и скорости реакций могут быть определены такие параметры, кйТэнергия взрыва, тротиловый эквивалент, плотность энерговыделения на единицу "объёма и удельная скорость энерговыделения (мощность) . Вещества, близкие по плотности энерговыделения, генерируют подобные ударные волны соответствующей разрушающей способности. Существует также зависимость давления детонации от объемной плотности энерговыделения.
В многочисленных источниках описаны последствия взрывов аммиачной селитры, происшедших в 1947 г. на судах, находящихся в порту Техас-Сити (США). Имеются сообщения, что при взрывах произошли серьезные повреждения в порту. Здания в радиусе 1,5 км полностью разрушены; обломки кораблей разлетались на тысячи метров; например, обломок оси винта судна массой 1 т отлетел на 4 км; ударной волной были сбиты два самолета, совершавшие облет судна в момент взрыва. Катастрофа началась на судне «Трендкемп» вследствие пожара, возникшего в отсеке с нитратом аммония (2300 т>. Ликвидацию пожара проводили неправильно — задраив палубные люки, в отсеки подавали пар, что и привело к взрыву. Этот взрыв вызвал пожар на другом судне «Гарндкамп», также с грузом нитрата аммония. Взрыв на втором судне произошел на следующий день после взрыва на судне «Трендкемп»; количество нитрата аммония, фактически участвовавшего во взрыве, составляло около 2000 т, так как часть его выгорела при пожаре. Тротиловый эквивалент каждого из взрывов оценивают «1000 т. Всего при обоих взрывах погибли 582 человека, 200 человек пропали без вести и более 3000 человек получили ранений различной степени тяжести. Материальный ущерб составил 100 млн. долларов.
Приведенные в таблице значения радиусов уровней разрушения от надземного взрыва аппарата нейтрализации (RPh) оказались меньше радиусов тех же уровней разрушения, рассчитанных по условиям наземного взрыва выпарного аппарата с бачком погруженного насоса. Этот наземный взрыв вызвал Наибольшие масштабы разрушения, хотя масса аммиачной селитры (тротиловый эквивалент) в аппарате нейтрализации была значительно больше массы селитры, взорвавшейся на уровне земли.
Ro и массы тротилового эквивалента Wl/A и значению /С=1. Тогда уравнение (1.9) будет иметь вид
Для оценки разрушающей способности ударных волн и устойчивости объектов Р—i диаграммы широко применяют в сочетании с кривыми-зависимости параметров взрывных волн от тротилового эквивалента W (энергетического потенциала Е) и расстояния от энергоносителя до объекта /?, нанесенны-
Графическая зависимость избыточного давления взрыва ДР от приведенного расстояния, а также принцип Хопкинсона являются выражением общей закономерности изменения давления на фронте ударной волны по мере удаления ее от источника, Таким образом, АР и К определяют текущее значение избыточного давления на фронте ударной волны на расстоянии R от источника взрыва данной массы БВ (тротилового эквивалента). Оценку разрушающей способности надземных взрывов можно также проводить по принципу кубического корня, но с учетом коэффициента ks и найденного по графикам 2.4 соответствующего значения приведенного расстояния.
опасной среды. Если плотность газовых сред на три порядка меньше плотности конденсированных ВВ, то примерно на четыре порядка оказываются меньше давление взрыва, удельная плотность энерговыделения и другие параметры, характеризующие разрушающую способность ударных волн при одинаковых значениях тротилового эквивалента. Отношение плотности энерговыделения qv к давлению взрыва Рмакс для близких по химическому строению веществ практически одинаково, как это видно из табл. 4.1. Этим можно еоспользоваться для ориентировочного определения давления взрыва горючих смесей различного состава, так как в реальных условиях не всегда имеются необходимые исходные данные для расчета давления и других параметров ударных волн. Ниже приведены значения этого соотношения для различных классов химических соединений, которые соответствуют значениям соотношения для смесей паров этих веществ с воздухом:
Для оценки энергии взрыва этим же экспертом недостаточно обоснованно применена формула /? = /Су.пУ^ (где R — безопасное расстояние, м; W — масса заряда ВВ, кг; /Су.п — коэффициент уровня поражения). Приняв /? = 50 м и Лу.п=1,4, эксперт получил значение тротилового эквивалента взрыва 1000—1500 кг, которое, очевидно, занижено.
В сложившейся ситуации произошло выделение энергии от двух источников — сжатого газа и сгорания парового облака. При этом в областях непосредственной близости от разрушенных аппаратов давление ударных волн (1,2 — 2,6 МПА) значительно превышало давление, характерное для взрывов паровых облаков (0,5 — 0,8 МПа). Энергия взрыва парового облака при каждом единичном взрыве аппаратов окисления составляла «900 — 1400 мДж. Объем выбрасываемых паров при первичном взрыве мог составить 150 — 340 м3, что соответствует их массе 500—1000 кг. При доле участия паров во взрыве 0,1 их масса составит 50 — 100 кг, что согласуется с полученным значением тротилового эквивалента 225 — 325 кг, который для углеводородов, как правило, в 2 — 3 раза больше массы горючего вещества.
мощности (тротилового эквивалента) взрыва;
Заменим в этой формуле величину тротилового эквивалента активной массой энергоносителя. Подставив значение
Пример 2. Оценка тротилового эквивалента взрыва газгольдера высокого давления со сжатым воздухом объемом 600 м3.
В состав нефтяных газах, кроме основного компонента (метана), входит более 150 г/м3 углеводородов, а теплота сгорания достигает Qv = 60 МДж/м3, т.е. более, чем в полтора раза больше, чем для сухих газов. Кроме того, нефтяные газы могут быть тяжелее воздуха, т.е. их нормальная плотность может составлять рон = 1,22 кг/м3 , а теплота сгорания единицы массы Qm = 49,2 МДж/кг. Отношения плотностей и массовых теплот сгорания для нефтяного и сухого газов составляют соответственно Рон/Ро = 1,22/0,7 =1,74 и Qmn/Qm = 49,2/52,1 = 0,94. Т.е. при оценке тротилового эквивалента коэффициент пересчета от сухого газа к нефтяному составит р = 1,74-0,94 = 1,64,
Характеристики воздействия на мишень одиночного (/-го) взрывного источника в зависимости от расстояния /?, массы энергоносителя, вида и теплоты взрыва (тротилового эквивалента G) по детонационному механизму определяются соотношениями, приведенными выше, К таким характеристикам, за-
 Читайте далее:
 Технической администрацией предприятия
Технической диагностики
Технической информации
Технической конференции
Технической неисправности автомобиля
Технической возможности
Техническое обслуживание
Требующие систематического
Техническое вооружение
Технического инспектора
Технического образования
Технического обслуживания оборудования
Технического работника
Технического снабжения
Техническому инспектору
|
