Главная  Взрывная дейтериевая энергетика 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 [ 25 ] 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90

т

)гии и радиуса:

(3.35)

ргии взрыва, поделен-[ие о профилях давле-I в условиях сильного


гемператур ,23

[ри нормальном паде-

(3.36)

ьшают, что при распо-(аряда с <2 = 25 кт т. э.

скорость D ~ 10 км/с,

I она плоская и волна аргон-натрий может

существовать недол-

первостепенного зна-еред очередным взры-интеграл от давления ный запщтной стенке.

Основная доля механического импульса обусловлена не давлением на фронте волны, а кинетической энергией (скоростью) движущегося слоя газа. Поэтому удельный механический импульс можно оценить и из соображения, которое мы уже использовали частично в § 3.2.

Часть энергии взрыва Qr\ переходит в кинетическую энергию радиального

4 т.

движения газа, масса которого М(г) =-тгг рд.

Полный импульс I(г) = 2Qr\M (г) и удельный i{r) = -равны:

471 г'

(г) = 2,9д/ёлр^.

бпг

(3.37) (3.38)

Своеобразный коэффициент полезного действия г\ преобразования энергии взрыва в кинетическую энергию разлетающегося газа зависит от коэффициента Пуассона у, который и сам меняется в зависимости от степени ионизации. Для большинства случаев, реализуемых в КВС, значение г\ колеблется между 0,1

и 0,2. Приняв Г) = 0,17, без большой ошибки для нашего случая ((2 = 10Дж,

Ро = 0,6 кг/м ) можно считать

0,75 Ю^

(3.39)

где г(г) -в Па с; г-в метрах.

Это позволяет оценить и нормальную составляющую удельного импульса, действующую на разные части защитной стенют. Результаты оценок (рис. 3.8) для цилиндрической камеры с защитной стенкой при Rc = 50 м мало отличаются от

более точных оценок [51].

Как видно, максимальный удельный импульс на высоте расположения энергозаряда составляет около 1 атм с. Воздействует он через -1,5 мс после взрыва. Выше и ниже нормальная составляющая импульса намного меньше, и отставание момента удара по торцу от удара по центральной части стенки достигает -15 мс. Для грубых оценок механического воздействия взрывной волны на защитную стенку данных, приведенных на рис. 3.8, достаточно.

Отметим, что импульс i ~ 1 атмх невелик, такой же импульс может быть передан защитной стенке за счет квазистатического давления 20 атм всего за ~50 мс. Удельный импульс медленно растет с увеличением масштабов КВС



(энерговыделения Q и размера R) при неизменном приведенном радиусе и пропорционален:

/-pf e/3pf (3.40)

Струи Na


, атм с

Направление движения взрывной волны

Рис. 3.8. Зависимость времени (/) прихода взрывной волны и нормальной составляющей ее удельного импульса (/норм) на защитную стенку от высоты Z для аргона при начальном давлении 1 атм и начальной температуре 800 К

Отметим также, что все приведенные выше оценки, связанные с действием взрывной волны, предполагают идеальный случай: падение волны на гладкую непрерывную поверхность защитной стенки. Эти оценки были бы близки к истине при падеййи на стальную стенку сферической камеры, например, аналогичной рассмотренной в § 3.1 или защищенной патентом США [48]. Фактически же в реальных геометриях защитных стенок (подробнее см. гл. 4) гладкие участки чередуются с провалами, карманами и т. п. Тем не менее, мы продолжим рассмотрение взаимодействия взрывной волны с защитной стенкой и через нее с корпусом КВС, при этих завышенных с точки зрения запаса прочности предположениях.

в большинстве НИИ взрывной ядер видели в воздейств тическую энергию тельная часть энерт

запасом приняли ра Если эту энерг Мкорп=10 т,час1 прочность любых невелика (= 51 получить в виде ки1

ос - знак пропорциональности, введенный авторами.

составляющую в эт ветствует скорости с точки зрения про'

оказалась бы около защитную стенку, i даваемый корпусу,

в то же время подобно поршню. С ее элементами.

Способы создг в разное время авто

Первый - пол мощным взрывом, да энергозарядов, в

Второй - соз; чески вводить эне| вариант как ненад| рианта. Начнем, од волны.



iCHHOM радиусе и про-

(3.40)

ГЛАВА 4

ВОЗДЕЙСТВИЕ И ГАШЕНИЕ ВЗРЫВНОЙ ВОЛНЫ

t, мс

)н, Ро= 0,6 1сг/м^

норм> атм-С

ри волны

за защитную стенку юй температуре 800 К

(язанные с действием le волны на гладкую ьши бы близки к ис-5ы, например, анало-ША [48]. Фактически гл. 4) гладкие уча-lenee, мы продолжим [ стенкой и через нее laca прочности пред-

В большинстве описанных и запатентованных предложений об использовании взрывной ядерной энергии главную опасность для взрывных камер авторы видели в воздействии взрывной ударной волны на корпус. Это резонно: в кинетическую энергию разлетающегося газа во взрывной волне переходит значительная часть энергии взрыва. В предыдущем разделе мы эту долю с некоторым

запасом приняли равной 17% r\ =0,17; Q =7 10 Дж для КВС 10.

Если эту энергию полностью равномерно передать массе стального корпуса

корп -10 т, части корпуса разлетелись бы со скоростью -120 м/с, преодолев

прочность любых материалов. Однако поскольку масса разлетающегося газа невелика (М^ -500 т), то при любом ударе газа о корпус последний не может получить в виде кинетической энергии долю более

газ

М

(4.1)

составляющую в этом примере tlnx -2 10 Прз Такая энергия (~4 ГДж) соответствует скорости разлета частей корпуса 5 м/с, уже достаточно приемлемой с точки зрения прочности. Правда, при р^а = О температура газа внутри камеры

оказалась бы около 10 ООО °С (см. рис. 3.5). Поставив между газом и корпусом защитную стенку, нельзя существенно уменьшить механический импульс, передаваемый корпусу, но можно смягчить процесс передачи.

В то же время защитная стенка (ЗС) не должна ускоряться давлением взрыва подобно поршню. Строение ЗС должно обеспечивать перетекание энергии между ее элементами.

Способы создания достаточно прочных взрывных камер, предлагавшиеся в разное время авторами различных устройств, имеют два предельных варианта.

Первый - полость для периодических взрывов создать в земной коре более мощным взрывом, а затем обустроить ее минимальным оборудованием для ввода энергозарядов, воды и вывода пара.

Второй - создать очень толстую стальную оболочку, в которую периодически вводить энергозаряд и теплоноситель. Мы не будем обсуждать первый вариант как ненадежный, остановимся только на разновидностях второго варианта. Начнем, однако, с обсуждения попытки обойтись вообще без взрывной волны.



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 [ 25 ] 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90

© ООО "Карат-Авто", 2001 – 2018
Разработчик – Евгений Андрианов