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

г

го потока идет вдоль глисекунде фронт раз-на -50 м от центра зоперек основных по-ке образовался фронт нтанами. Промежуток ыкается, и образуется бар. На границе стал-

вды, когда фронт дав-X по площади проме-гганами, создавая ло-триблизительно такое ятора от удара по паси корпуса между пя-, аккумулятора дости-:орпус. Зазоры между }ление в центральной к, и приблизительно поверхности корпуса

вается квазистатичес- в -1,5 раза выше то-[. 3).

ять, будет ли давле-хность камеры, рав-гринять это давление от 25-й до 50-й мил-

ирующим слоем

афе, сделаны в пред-шжение оправданно, юлости взрывной ка-

<к (рс)

вк корп

:) =10кг/(м2.с)

/корп

1 (рс = 10кг/(м2.с))

В § 5.4 уже указывалось, что для компенсации тепловых расширений к основному корпусу (несущему силовые нагрузки) придется пристыковать дополнительный. По многим соображениям (теплопроводность, самовосстановление, стоимость и т. п.) его удобно выполнить в виде стальной оболочки, заполненной песком. Одновременно песок является типичной пористой средой, хорошо гасящей ударные нагрузки. Поясним, к чему приводит введение слоя песка, на упрощенной схеме корпуса с демпфирующим слоем (рис. 6.12, а).

Стальная оболочка 1 отделяет объем взрывной камеры от песка. Оболочка 11 разделяет песок и железобетон, а оболочка 111 разделяет бетон и грунт, в который помещен железобетонный корпус. Массы оболочек 1, II, 111 будем считать малыми по сравнению с массами железобетона и грунта.

Скорость звука в песке зависит от его утрамбованности и амплитуды давления в волне. В частности, известно [61], что скорость звука при малых давлениях (1...2 бар) составляет в песке около 1000 м/с, а при средних (10...5О бар) снижается до 200...400 м/с. Даже не очень сильные ударные волны в песке обладают меньшей скоростью, чем слабые акустические волны.

Для средних амплитуд давлений в песке (рс) =5 10 кг/(м' с).

То есть налетающий на оболочку I слой жидкого натрия сдвигает песок, создавая в несколько раз меньшее давление, чем при ударе о жесткую стенку. Если же налетающий жидкий натрий раздроблен и смешан с аргоном и парами (сам является пористой средой), то отличие в давлениях оказывается меньшим. Этот резерв снижения истинного давления торможения по сравнению с расчетом удара по жесткой стенке учесть достаточно сложно. С некоторым запасом будем считать, что динамика изменения давления на поверхность 1 будет приблизительно такой, как описано в § 6.7 и изображено на рис. 6.12, б. В течение короткого (~5 мс) отрезка времени давление втрое больше квазистатического (Р ~ 3Pj.), затем в течение -70 мс спадает от ~ 2Р^. до - IP..

Сразу после появления давления на оболочке 1 она ускоряется, сжимая песок, по которому со скоростью -1 км/с движется акустическая волна малой амплитуды, а за ней по сжатому песку движется волна большей амплитуды. На поверхность основного корпуса (оболочка П) приходит растянутый во времени импульс давления. В зависимости от модели описания песка и его характеристик (доля пустот, форма песчинок и т. д.) динамика повышения давления на оболочке II может быть разной. Это отражено на рис. 6.12 заштрихованной областью, а не линией значений давления в разные моменты времени.

При этом чем медленнее будет нарастать давление Р на границе П, тем быстрее будет происходить смещение оболочки 1, опирающейся на песок. Но кроме песка давление от оболочки 1 на оболочку 11 будут передавать и стальные пружинящие элементы. Подбором жесткости этих элементов, фракционного состава и уплотненности песка можно регулировать скорость нарастания давления на оболочке 11, не допуская слишком больших деформаций оболочки 1. К деформациям, однако, обратимся позже.




Рис 6.12. Временная зависимость давлений Р и радиальных перемещений А оболочек КВС, разделяющих взрывную камеру и демпфирующий слой (оболочка I), демпфирующий слой и основной корпус (оболочка II), корпус и грунтовую засыпку (оболочка III). Начальное положение оболочек смещено по сравнению с моментом изготовления за счет давления насыпного грунта Р^рут (исходные

напряжения сжатия в корпусе не показаны):

а - условная схема корпуса; б - динамика изменения давления на границах; в - динамика изменения перемещений на границах; заштрихованные области - ожидаемые значения Р и Д при разных предположениях о характеристиках песка и грунта


О

S ох

03 X

S а> тз Е

тз Е а я о

л

ш

о

о

о 3 S S

S 2. --

§ 5

so о

Я

О

Я О

н

3 ё g о S г

о О

а> Я Я Е



S р g

о, Б-

с Я о

к > о

IS g

on о к

I - §

° S

й о

нО о

3 °

о с о я u

12 м. га

о к

>IS S X

н

S

о

&

to g

Изображенные на рис. 6.12 зависимости относятся не к конкретному случаю, а скорее к возможным вариантам нарастания давления на оболочке II, которые можно реализовать. При этом импульсная составляющая давления на оболочке I гасится песком, и на оболочке II сравнительно медленно устанавливается квазистатическое давление, возникшее во взрывной камере. Напомним, что это давление (/Jj. = 20.. .30 бар) много меньше допустимого давления сжатия

для бетона и тем более железобетона. Оно не создает опасности для части корпуса, прилегающей к оболочке П.

Вместе с тем возникшее на этой оболочке давление вызывает волну сжатия, идущую со скоростью звука по железобетону cgg. = 5 км/с к внешней границе

корпуса. Поскольку эта волна расходящаяся, давление в ней уменьшается. Степень уменьшения на радиусе г для сферического случая определяется как

Рсф (г) = Р^с (-1 /) ДЛЯ цилиндрического как Рцд (z ) = кс -1 /

Для конического корпуса зависимость окажется между ними. Учитывая размеры взрывной камеры и толщину корпуса, можно считать, что на радиус

оболочки III выходила бы волна давления с амплитудой

ИЛИ

Рщ = 10... 15 бар. Это давление, нарастая сравнительно медленно, увеличит радиус оболочки III в грунте, увеличив ее радиус на

АП1кс-%=5мм, - модуль Юнга железобетона.

(6.18)

где 210Чар

Если первоначально корпус КВС по оболочке III был нагружен давлением

грунта Рррунт > ~ кс то до прихода волны давления от взрыва корпус был сжат

с уменьшением радиуса на АШнач (рис. 6.12, в) относительно размера корпуса, не нагруженного грунтом. Эта деформация сжатия, вызванная давлением грунта -100 бар, хорошо переносится бетоном. Если перемещение в результате воздействия квазистатического давления АШ. не превысит АШдач, бетон не испытает деформаций растяжения.

Аналогичная ситуация складывается на оболочке I, однако, поскольку она стальная, допустимые деформации для нее AI на порядок больше (несколько сантиметров). Сталь, в отличие от бетона, хорошо выдерживает значительные

растягивающие деформации (до А1/Щ ~ 2 \0~, то есть А1=10 см). Песок демпфирующего слоя должен восстанавливать свои свойства. Бетон в районе оболочки II испытывает перемещения много меньшие, чем оболочка I. На стадии прохождения волны от взрыва они близки к перемещениям оболочки III.



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