7.3 Разрушающее действие подводного взрыва

Физическая картина взрыва заряда ВВ в воде качественно мало отличается от взрыва в воздухе, так как вода и воздух являются сжимаемыми жидкостями. Однако численные характеристики отличаются от тех, которые были получены для воздуха из-за большой плотности и малой сжимаемости воды. Малая сжимаемость воды обусловлена тем, что она сжата очень большими силами взаимного притяжения молекул. Для воды межмолекулярное давление составляет  10⁴ атм, т.е. соизмеримо с давлением взрыва. Начальное давление на фронте ударной волны уменьшается не так резко, как в воздухе и имеет порядок 10⁵ атм. При взрыве тротила Р = 1,3610⁵ атм, Р₂ = 1,9510⁵ атм. В виду малой сжимаемости воды плотность возрастает только в 1,5 раза.

В воде начальная скорость движения границы раздела сред существенно меньше начальной скорости ударной волны, поэтому ее фронт сразу же отрывается от продуктов взрыва. По мере распространения ударной волны ее параметры быстро уменьшаются. Так на расстоянии, равном двум радиусам приведенного заряда скорость перемещения границы раздела уменьшается в два раза и равна 2000 м/с, плотность равна 1,25 г/см³,  равна 38 С. Ввиду малой сжимаемости температура растет мало, в основном энергия затрачивается на перемещение масс воды.

После отрыва ударной волны продукты детонации расширяются с начальной скоростью Vo = 2200…2500 м/с, которая постепенно убывает. Давление внутри газового пузыря также уменьшается и в какой-то момент упадет ниже гидростатического и газовый пузырь начнет сжиматься с постоянно возрастающей скоростью. С этого момента меняется направление движения жидкости и она устремляется к центру взрыва. Сжатие газового пузыря будет происходить до тех пор, пока давление внутри не уравновесится силами инерции потока и процесс начнется сначала.

Вторая фаза также сопровождается повышением давления. Обычно максимальное давление составляет  10% от первоначального. Так как фаза вторичного расширения гораздо больше по времени (меньше скорость), то удельные импульсы имеют один порядок. Изменение радиуса газового пузыря и давления в нем приведено на рисунок 7.11.

Rmax P

Пульсация газового пузыря

t t

Рисунок 7.11

Максимальный радиус газового пузыря можно определить по формуле

(7.40)

= 9,610^-3 , – гидростатическое давление, - удельная энергия взрыва,

- масса ВВ.

При взрыве заряда тротила массой 100 кГ на глубине 100м максимальный радиус газового пузыря составляет 3,2 м.

Так как при взрыве в воздухе и в воде давление зависит от одних и тех же параметров, то можно воспользоваться формулой расчета перепада давления в воздухе

(7.41)

; = 10⁴ атм.

Функцию на основании экспериментальных данных можно представить в виде

., где = 5,6510; n = 1,13 .

Подставим в уравнение отношения давлений

(7.42)

Подставив значение = 10⁴ атм и величину удельной энергии взрыва тротила, получим

(7.43)

Для определения удельного импульса можно использовать формулу для расчета для воздушной ударной волны

(7.44)

Отсюда для тротила

(7.45)