Ударні хвилі
Федеральне агентство з освіти
Державний освітній заклад
Вищої професійної освіти
Державний університет управління
Кафедра управління природокористуванням та екологічною безпекою
Спеціальність «Податки та оподаткування»
Безпека у надзвичайних ситуаціях
Ударні хвилі. Параметри ударної хвилі. Її вплив на людей, будівлі та споруди. Засоби та способи захисту від ударних хвиль
ІІ курсу НіН - 2-1 Л.М. Шамсутдінова
Доктор філософських наук,
професор В.В. Овчинників
м. Москва 2011 рік
Поняття «ударної хвилі»
Параметри ударної хвилі
Вплив ударної хвилі на людей, будівлі, споруди
Засоби та способи захисту від ударних хвиль
Список використаної літератури
Неодноразово ми чули термін «ударна хвиля» (саме він – об'єкт мого дослідження). Це поняття мусується і з радіо, і з телебаченню, й у газетах. Напевно, перший раз цей термін ми чули на уроках фізики у школі і, можливо, не надали йому належного значення, адже поняття досить складне та важливе.
Ми живемо в епоху, коли слова «тероризм», «вибух» чуємо майже кожен день. Адже саме вибух – одне з джерел ударної хвилі і тому не знати про них, отже, бути в постійній небезпеці, адже, як відомо, попереджений, значить озброєний.
Таким чином, незнання про ударні хвилі може бути дуже небезпечним для людини. Саме у цьому важливість та актуальність обраної мною теми реферату.
Мета мого реферату - глибоке вивчення поняття "ударна хвиля".
Завдання або питання, які я перед собою ставлю і які допоможуть мені досягти мети моєї роботи – це:
що є «ударна хвиля»;
які її параметри;
які її впливу на людей, будівлі та споруди;
засоби та способи захисту від ударних хвиль.
Щоб вирішити поставлені завдання, я використовуватиму сучасні енциклопедії (зокрема БСЕ), підручники для вищих навчальних закладів з дисципліни «Безпека у надзвичайних ситуаціях», довідники.
Ударні хвилі Поняття «ударної хвилі»
Ударна хвиля, за визначенням з Великої Радянської Енциклопедії, - це стрибок ущільнення, що поширюється з надзвуковою швидкістю тонка перехідна область, в якій відбувається різке збільшення густини, тиску та швидкості речовини.
Наприклад, при вибуху вибухонебезпечних речовин утворюються високонагріті продукти, що мають велику щільність і знаходяться під високим тиском. У початковий момент вони оточені повітрям, що лежить при нормальній щільності і атмосферному тиску. Продукти вибуху, що розширюються, стискають навколишнє повітря, причому в кожний момент часу стиснутим виявляється лише повітря, що знаходиться в певному обсязі; поза цим обсягом повітря залишається у незбуреному стані. З часом обсяг стисненого повітря зростає.
Класичний приклад виникнення та поширення ударних хвиль - досвід зі стиснення газу в трубі поршнем. Якщо поршень входить у газ повільно, то газу зі швидкістю звуку A біжить акустична (пружна) хвиля стиснення. Якщо швидкість поршня не мала в порівнянні зі швидкістю звуку, виникає ударна хвиля. Відстань між частинками в ударній хвилі менша, ніж у незбуреному газі, внаслідок стиснення газу. Якщо поршень спочатку всувають у газ з невеликою швидкістю іпоступово прискорюють, то ударна хвиля утворюється не відразу. Спочатку виникає хвиля стиснення з безперервними розподілами щільності R і тиску P. З часом крутизна передньої частини хвилі стиснення наростає, так як обурення від прискорено рухається поршня наздоганяють її і посилюють, внаслідок чого виникає різкий стрибок всіх гідродинамічних величин, тобто ударна хвиля. [2], [3]
Звук є коливаннями щільності середовища, що поширюються в просторі. Рівняння стану звичайних середовищ таке, що у сфері підвищеного тиску швидкість звуку (швидкість поширення обурень) зростає. Це неминуче призводить до явища перекидання рішень, які породжують ударні хвилі.
В силу цього механізму ударна хвиля у звичайному середовищі — це завжди хвиля стиснення. Однак у тих системах, у яких швидкість поширення збурень зменшується зі зростанням щільності, спостерігатиметься ударна хвиля розрідження.
Описаний механізм передбачає неминуче перетворення будь-якої звукової хвилі на слабку ударну хвилю. Однак у повсякденних умовах для цього потрібен дуже великий час, так що звукова хвиля встигає загаснути раніше, ніж нелінійності стають помітними. Для швидкого перетворення коливання щільності ударну хвилю потрібні сильні початкові відхилення від рівноваги. Цього можна досягти або створенням звукової хвилі дуже великої гучності, або механічно, шляхом навколозвукового руху об'єктів у середовищі. Саме тому ударні хвилі виникають при вибухах, при надзвукових рухах тіл (перебіг газу, при якому в області швидкості V його частинок більше місцевих значень швидкості звуку A), при потужних електричних розрядах і т.д.
Введення поняття ударної хвилі приписують німецькому вченомуБернхард Ріман (1876).
Структура ударної хвилі
Типова ширина ударної хвилі повітря – 10–4 мм (порядку кількох довжин вільного пробігу молекул). Мала товщина такої хвилі дає можливість у багатьох завданнях вважати її поверхнею розриву. Але у деяких випадках має значення структура ударної хвилі. Таке завдання становить і теоретичний інтерес. Для слабких ударних хвиль хороша згода експерименту та теорії дає модель, що враховує в'язкість та теплопровідність середовища. Для ударних хвиль досить великої інтенсивності структура повинна враховувати (послідовно) стадії встановлення термодинамічної рівноваги поступальних, обертальних, для молекулярних газів ще й коливальних ступенів свободи, за певних умов – дисоціацію та рекомбінацію молекул, хімічні реакції, процеси за участю електронів (іонізацію, електронне збудження) ).
ударний хвиля вплив захист
Для характеристики ударної хвилі під час вибуху газоповітряних сумішей використовуються параметри за своїм фізичним змістом аналогічні параметрам ударної хвилі під час вибуху конденсованих вибухонебезпечних речовин.
Параметри ударної хвилі представлені у таблиці 1.
Параметри ударної хвилі ЯВ потужністю 30 Кт.