|
|
содержание .. 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 ..
12.4.3.3. КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЗРЫВА ПАРОВОГО ОБЛАКА Почти не существует данных об уровне избыточного давления или длительности положительной фазы любого непреднамеренного взрыва парового облака, полученных при помощи научной аппаратуры; не производились экспериментальные взрывы парового облака, не вызывающие детонацию (предмет последующего обсуждения), которые приводили бы к значительным уровням избыточного давления. *Более точным представляется вывод, что взрыв парового облака приводит к появлению воздушных ударных волн, обладающих поражающим действием при видимых скоростях горения фронта пламени свыше 100 м/с. Выход на такие режимы сгорания наиболее вероятен при ограничении пространства или наличии препятствий. - Прим.ред. Известны примеры, когда регистрация импульсов давления производилась при помощи барографов, применяемых в метеорологии, однако данные приборы ввиду присущей им инерционности или ограниченных пределов измерения не удовлетворяют требованиям точности регистрации данных, связанных со спецификой взрыва парового облака. В описании аварии в Фликсборо говорится, что данные регистрировались барографом, имевшимся на планере, который в момент аварии располагался неподалеку [Flixborough,1975]. Кроме того, сигналы, по всей видимости относившиеся к взрыву в Фликсборо, были зафиксированы сотрудниками физического отделения университета в Лестере, проводившими изучение рассеяния радиоволн в ионосфере. Эти данные позволили точно определить момент зажигания и получить информацию о возмущении атмосферы, длившемся около 1 мин [Jones,1974]. Однако сведения, полученные из указанных источников, недостаточны для того, чтобы иметь полное представление об ударной волне в данной аварии. Вместо этого фактически все сведения о свойствах взрыва парового облака можно получить, исследуя разрушения, вызванные этими взрывами. Сравнивая разрушения от взрывов парового облака и от обычных взрывов, можно сделать вывод об энергетике взрыва парового облака. Таким образом, ход последовательных рассуждений приводит к необходимости оценки энергетики взрыва парового облака. Во-первых, существует большое количество данных о последствиях взрывов конденсированного ВВ. Частично эти данные относятся к опыту ведения военных действий, таких, как воздушные налеты. Так, например, в течение 1944 г. Лондон подвергался атаке 2300 самолетов-снарядов. Снаряды данной разновидности неглубоко проникали в землю и тем самым являлись оружием наземного взрыва. Все они содержали одинаковое количество конденсированного ВВ (около 0,8 т). Проводилось обширное исследование воздействия данного вида снарядов (эти результаты излагаются в гл. 18. - Перев.). В качестве альтернативы имеется значительное количество "открытых" исследовательских материалов о создании защиты от воздействия конденсированных ВВ, в которых данные о разрушительном действии связаны с результатами научных экспериментов по измерению уровня избыточного давления и длительности воздействия. Однако в определенном смысле подобные исследования ограничены. Они дают значительные расхождения в результатах даже при соответствующем соотнесении уровня избыточного давления и расстояния от места взрыва (для зарядов ВВ различной мощности, или, что то же самое, с учетом импульса положительной фазы воздушной ударной волны. - Перев.) в случае плоского открытого пространства. Таким образом, даже для этой наиболее "научной" области исследований находимые зависимости имеют статистическую природу, что и иллюстрируется в работе [Baker, 1973]. Сложности увеличиваются, когда исследование затрагивает взаимосвязь уровня избыточного давления и степени разрушения. Так, например, едва ли можно считать здание калиброванным научным инструментом, хотя оно содержит в себе множество структурных элементов, обладающих различной способностью выдерживать избыточное давление. К сожалению, здания могут значительно различаться по строительным нормам. Большая разница может быть между изолированным зданием, находящимся в зоне военных действий, и зданием, расположенным на улице города. К тому же как точно можно выразить степень разрушения? В работе [Неа1у,1965] представлена классификация разрушения жилых домов, существовавшая во время второй мировой войны, - от категории А (полное разрушение здания) до категории D (разрушенное здание, требующее срочного ремонта, но пригодное для жилья). В данную классификацию не попадают здания, имеющие разрушения, например, одного окна. Повреждение окна представляет такую категорию разрушения, для которой требуется более низкий уровень избыточного давления. Представленные категории разрушений далеки от строгих критериев классификации, им свойственна некоторая субъективность. Более того, данные категории не связаны жестко с определенными уровнями избыточного давления. Все сказанное выше свидетельствует о значительных трудностях даже в таких достаточно изученных областях, как действие конденсированного ВВ. Попытка определить степень разрушений при взрыве парового облака связана с дополнительными трудностями. Если при взрыве конденсированного ВВ здание претерпело определенное разрушение при заданном уровне избыточного давления, то это разрушение соответствует также определенной длительности положительной фазы взрыва конденсированного вещества, т. е. значению импульса. Ниоткуда не следует, что взрыв парового облака характеризуется такой же длительностью положительной фазы (значением импульса. - Перев.), как и взрыв обычного ВВ. Хорошо известно, что продолжительность действия ударной волны при взрыве парового облака больше, чем аналогичный параметр для обычного ВВ (при равных значениях создаваемого избыточного давления. - Перев.). Будет полезным сравнить время действия двух различных типов взрыва. Для начала возьмем тринитротолуол (ТНТ): приняв скорость взрывной волны равной 7400 м/с (табл. 2 работы [Robinson,1944]), массу полусферы ТНТ равной 32 т и, следовательно, диаметр равным 4,4 м, получим, что при детонации необходимо примерно 0,625 мс для того, чтобы процесс достиг наиболее удаленной точки полусферы. Взрыв в Фликсборо оценивается примерно в 32 т ТНТ-эквивалента, при этом диаметр облака составил примерно 200 м. (Чтобы убедиться в справедливости указанных цифр, рекомендуем обратиться к описанию аварии в гл. 13.) Если даже допустить, что скорость распространения взрывной волны равнялась скорости звука в воздушной среде, то продолжительность взрыва составит 650 мс. Иначе говоря, облако пара эквивалентной массы гораздо больше по объему, а скорость звука в нем намного меньше.* Согласно Робинсону [Robinson,1944], "процесс взаимодействия ударной волны со стеной характеризуется давлением и временем действия... Произведение этих величин (точнее, интеграл от избыточного давления по времени. - Перев.) называется импульсом; импульс является наиболее важным фактором, определяющим ответную реакцию стены". И хотя данная формулировка содержит несколько упрощенное объяснение явления, тем не менее она по существу справедлива. Исходя из этого, можно сделать вывод, что ударная волна взрыва парового облака из-за гораздо большей его длительности (или величины импульса) окажет большее разрушающее воздействие по сравнению с взрывом обычного ВВ, характеризующимся той же величиной избыточного давления. И наоборот, одинаковая степень разрушения может быть вызвана меньшим уровнем избыточного давления взрыва парового облака в сравнении с взрывом конденсированного ВВ. Что касается взрыва парового облака, то наблюдается более ярко выраженное сходство с ядерным взрывом, для которого продолжительность положительной фазы взрывной волны составляет примерно 250 мс, что свойственно даже для небольших зарядов в отличие от обычных ВВ [Glasstone.1980]. Если это так, то многие сегодняшние затруднения, возникающие из-за несоответствия между (наблюдаемым. - Перев.) уровнем разрушений и значением избыточного давления (способным образовываться в конкретных условиях аварии. - Перев.) для парового облака, могут быть в значительной степени сняты, поскольку наблюдаемый уровень разрушений может возникать при меньших значениях избыточного давления. Однако из-за отсутствия позитивных свидетельств далее в книге значения избыточного давления для взрыва парового облака будут приниматься равными значениям избыточного давления взрыва такого количества ТНТ, которое создает тот же самый уровень разрушений, что и взрыв парового облака.
содержание .. 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 ..
|
|
|