Воздействие подводного взрыва на гидродинамику и характер распространения возмущений

Н.И. Сидняев, О.А. Шипилова

Инженерный журнал: наука и инновации

# 11·2017

ствие с этим возмущением до того, как последнее заметно изменится,

то это может быть достаточным основанием для полного пренебреже-

ния распространением волн, в результате которого возникло движение

воды. Тогда воду можно рассматривать как несжимаемую среду, в ко-

торой возмущение мгновенно распространяется во все точки жидко-

сти. При детонации в воде сосредоточенного заряда ВВ продукты

взрыва, расширяясь, образуют газовый пузырь и сферическую удар-

ную волну.

Давление в ударной волне при ее распространении быстро сни-

жается, а скорость уменьшается до скорости звука. Газовый пузырь

пульсирует, излучая волны сжатия и всплывая на поверхность. Дав-

ление первого максимума пульсации несколько меньше давления на

фронте ударной волны. При первой пульсации в основную волну из-

лучается около 60 % всей энергии взрыва, при второй — до 25 %, при

третьей — около 8 %. Импульс волны при второй пульсации на пол-

порядка меньше, чем при первой. Перед фронтом детонационной

волны вещество является совершенно тем же, что и до возникнове-

ния взрыва, в то время как позади фронта детонационной волны оно

превращается в газ при давлении 10…10

атм и температуре в не-

сколько тысяч градусов. Когда фронт детонации достигает границы

между зарядом и водой, давление сообщается воде и возникает ин-

тенсивная волна сжатия, распространяющаяся в воде от места взры-

ва. Если бы давление не было очень велико, эта волна была бы обыч-

ной звуковой волной. Однако вследствие большой амплитуды эта

волна во многих отношениях отличается от обычной звуковой волны

и называется ударной волной. Ударная волна характеризуется скач-

кообразным возрастанием давления до большого значения перед

фронтом, который продвигается со скоростью, превышающей обыч-

ную скорость звука. Давление за ударной волной, возникающей при

взрыве, быстро падает позади ударного фронта по истечении време-

ни, за которое распространяется ударная волна. Ударная волна ста-

новится возмущением, распространяющимся от места взрыва и прак-

тически не зависящим от движения воды и газов в области, близкой к

центру взрыва. Изменение давления с расстоянием от места взрыва

для двух последовательных моментов времени схематически проил-

люстрировано на рис. 1.

Хотя на поздних стадиях развития движение полости, заполнен-

ной газами и прилежащей водой, не будет больше влиять на основ-

ную часть ударной волны, оно ни в коем случае не может считаться

несущественным. В последовательные моменты времени (см. рис. 1)

давление в газовой полости, которую в дальнейшем будем называть

пузырем

, остается значительным, и прилегающая вода отбрасывается

наружу с очень большой скоростью. Вследствие инерции воды это