9.1. Подводные взрывы. Характеристики некоторых ВВ

Подводный взрыв - взрыв заряда ВВ, размещенных под водой. Характеризуется слабым затуханием ударных волн вследствие малой сжимаемости водной среды. В результате подводного взрыва заряда ВВ возникает газовый пузырь, давление внутри которого значительно выше, чем в окружающей среде. Расширяясь, газы образуют в воде ударную волну.

При взрыве в воде, как и при взрыве в воздухе или другой среде, происходит детонация заряда. При детонации химическое превращение ВВ сопровождает распространение в нем ударной волны, вызванной воздействием начального импульса. Скорость детонации различных ВВ составляет от 1500 до 10000 м/с. ВВ, механизмом взрывного превращения которых является детонация, называются бризантными (см. табл. 9.1).

В Таблице 9.1 представлены основные характеристики водоустойчивых ВВ.

Таблица 9.1. Характеристика водоустойчивых взрывчатых веществ

При взрыве бризантного ВВ по веществу во всех направлениях распространяется ударная волна, оставляя позади себя раскаленные газы при давлении 10⁸ 10¹⁰ Па и температуре в несколько тысяч градусов. При достижении волной детонации границы между зарядом и водой, она переходит в воду, создавая интенсивную ударную волну. При подводном взрыве бризантного взрывчатого вещества давление в ударной волне нарастает практически мгновенно, достигая очень больших пиковых значений. Затем следует быстрый спад в течение времени, составляющего сотые доли миллисекунд. Если взрыв происходит на небольшой глубине, то возникающая ударная волна быстро достигает поверхности моря, что можно наблюдать в виде расходящегося на поверхности воды кольца. Кольцо представляет собой гладкий участок воды, который по сравнению с окружающей взволнованной поверхностью моря кажется более темным. Поэтому оно получило название черного кольца. Сразу после перемещения черного кольца начинается интенсивный выброс воды высоко вверх в виде узкого фонтана вследствие отражения ударной волны от поверхности моря. Характер образования, высота и форма фонтана зависят от типа взрывчатого вещества, глубины подрыва заряда и состояния поверхности моря в момент взрыва. Образование последующих выбросов фонтанирующей воды обусловлено выходом газового пузыря на поверхность моря. Для глубоководных взрывов выброс воды не наблюдается. Газовый пузырь разрушается раньше, чем он достигнет поверхности. Вместо фонтана в этом случае наблюдается кипящая пенистая вода, бьющая ключом.

Одним из основных параметров ударной волны является давление. После произведенного взрыва давление в некоторой произвольной точке пространства практически мгновенно нарастает до некоторого максимального (пикового) значения p_m в момент прихода фронта ударной волны в эту точку.

Эмпирические зависимости максимального (пикового) давления в ударной волне p_m, Па и импульса силы давления I, Па x с, приходящейся на единицу площади, от массы заряда , кг и расстояния от места взрыва R, м приведены ниже:

и (18)

. (19)

Коэффициенты k₁, k₃, а также показатели степеней n₁, n₃, установленные эмпирически разными авторами, приведены в таблице 9.2. Значения коэффициентов k₁ и k₃ получены при условии, что расстояние R измеряется в метрах, а масса - в килограммах.

На практике массу различных ВВ представляют тротиловым эквивалентом . Тротиловый эквивалент - это масса заряда (симметричного), энергия которого равна энергии взятого заряда:

, (20)

где - удельная теплота ВВ, - удельная теплота (симметричного).

Таблица 9.2. Значения коэффициентов k_i и показателей степеней n_i в формулах для определения параметров ударных волн, полученные разными авторами