Construction and industrial safety Construction and industrial safety Строительство и техногенная безопасность 2413-1873 92993 10.29039/2413-1873-2024-35-65-72 Инженерное обеспечение Engineering Support Инженерное обеспечение cylindrical air cavities, mathematical model of shock wave deformation, inertia of the liquid-gas cavities system, mass of model charges ПРИБЛИЖЕННАЯ ОЦЕНКА ПОЛЕЙ ДАВЛЕНИЯ В ЖИДКОСТИ С ГАЗОВЫМИ ПОЛОСТЯМИ Чемодуров В. Т. Chemodurov V. T. Литвинова Э. В. Litvinova E. V. Крымский федеральный университет имени В.И.Вернадского Crimean Federal University of a name of V.I.Vernadsky 28 12 2024 28 12 2024 35 65 72 27 12 2024 https://stroyjurnal-asa.ru/index.php/asa/article/view/289

Изучаются вопросы защиты подводных объектов при помощи воздушных полостей цилиндрической формы. В ряде задач принципиально важно иметь не только распределение поля давления в жидкости в результате движения границ деформируемой системы, но и параметры движения самой жидкости. В этом случае параметры движения жидкости оказывают существенное влияние на условия крепления газовых полостей. Ударная волна, распространяясь в воде с газовыми включениями, претерпевает значительную деформацию. Предварительные эксперименты, проведенные по определению параметров ПУВ в воде с воздушными полостями, показали возможность управления пиками давления и, следовательно, создания условий для безопасности подводной конструкции. Анализируя теоретические исследования видно, что внутри жидкой области с газовыми полостями происходит дисперсия волнового процесса. Начальный пик давления резко уменьшается. В районе защищаемого объекта он уменьшается практически на два порядка по сравнению с максимальным давлением в исходной ударной волне. Давление в основном определяется пульсацией газовых полостей, сгенерированных взрывом ВВ. Время действия нагрузки при наличии газовых полостей резко возрастает Предмет исследования. Определение нагрузок от взрыва в воде с газовыми полостями. Организация защиты объекта по конкретным параметрам самого объекта и предполагаемым мощностям диверсионных взрывов. Материалы и методы. С целью прогнозирования нагрузок на подводный объект в воде с газовыми включениями разработана математическая модель деформации ударной волны, проходящей через систему газовых полостей. Результаты. Под влиянием воздушной полости цилиндрической формы давление во фронте ударной волны снижается примерно в 3,5 раза. При этом фронт волны несколько растягивается. Чистая ударная волна подводного взрыва через газовую полость не проходит. Основным параметром, определяющим нестационарное поле давления на глубине защищаемого объекта, является полный импульс давления, а не само быстро меняющееся во времени давление в падающей волне. Выводы. Предложено одно из приближений уравнений гидродинамики, позволяющее производить на простых моделях прогноз качественных закономерностей протекающих процессов в жидкости в условиях наличия в ней системы газовых полостей, аппроксимируемых цилиндрами. Предложена методика физического моделирования процессов взаимодействия подводной ударной волны с защищаемым объектом.

The issues of protection of underwater objects using cylindrical air cavities are studied. In a number of tasks, it is fundamentally important to have not only the distribution of the pressure field in the liquid because of the movement of the boundaries of the deformable system, but also the parameters of the movement of the liquid itself. In this case, the parameters of the liquid movement have a significant effect on the fastening conditions of the gas cavities. The shock wave, spreading in water with gas inclusions, undergoes significant deformation. Preliminary experiments conducted to determine the parameters of underwater shock wave in water with air cavities have shown the possibility of controlling pressure peaks and, therefore, creating conditions for the safety of the underwater structure. Analyzing theoretical studies, it can be seen, that a dispersion of the wave process occurs inside the liquid region with gas cavities. The initial pressure peak decreases dramatically. In the area of the protected object, it decreases by almost two orders of magnitude compared to the maximum pressure in the initial shock wave. The pressure is mainly determined by the pulsation of the gas cavities generated by the explosive air wave. The duration of the load in the presence of gas cavities increases sharply.

 воздушные полости цилиндрической формы математическая модель деформации ударной волны инерционность системы «жидкость – газовые полости» масса модельных зарядов APPROXIMATE EVALUATION OF PRESSURE FIELDS IN LIQUID WITH GAS CAVITIES

Коул Р. Подводные взрывы. – М.: Иностранная литература, 1950. – 495 с. Koul R. Podvodnye vzryvy. – M.: Inostrannaya literatura, 1950. – 495 s. Коробейников В.П., Христофоров Б.Д. Подводный взрыв // Итоги науки и техники. Сер. Гидромеханика. 1976. – Т. 9. – С. 54–119. Korobeynikov V.P., Hristoforov B.D. Podvodnyy vzryv // Itogi nauki i tehniki. Ser. Gidromehanika. 1976. – T. 9. – S. 54–119. Фортов В.Е. Мощные ударные волны и экстремальное состояние вещества // УФН. 2007. – Т. 177. – № 4. – С. 347–368. Fortov V.E. Moschnye udarnye volny i ekstremal'noe sostoyanie veschestva // UFN. 2007. – T. 177. – № 4. – S. 347–368. Сидняев Н.И. Теоретические исследования гидродинамики при подводном взрыве точечного источника // Инженерный журнал: наука и инновации. 2013. – Вып. 2. – С. 1–21. Sidnyaev N.I. Teoreticheskie issledovaniya gidrodinamiki pri podvodnom vzryve tochechnogo istochnika // Inzhenernyy zhurnal: nauka i innovacii. 2013. – Vyp. 2. – S. 1–21. Igolkin Sergey I., Melker Alexander I. Structure of shock waves arising in underwater explosion // Materials Physics and Mechanics. 2014. – Vol. 20. – Pр. 142-147. Igolkin Sergey I., Melker Alexander I. Structure of shock waves arising in underwater explosion // Materials Physics and Mechanics. 2014. – Vol. 20. – Pr. 142-147. Сидняев Н.И., Шипилова О.А. Воздействие подводного взрыва на гидродинамику и характер распространения возмущений // Инженерный журнал: наука и инновации. 2017. – Вып. 11. – 9 с. Sidnyaev N.I., Shipilova O.A. Vozdeystvie podvodnogo vzryva na gidrodinamiku i harakter rasprostraneniya vozmuscheniy // Inzhenernyy zhurnal: nauka i innovacii. 2017. – Vyp. 11. – 9 s. Шарфарец Б.П. О динамике ударных волн в жидкости. Обзор // Научное приборостроение. 2016. – Том 26. – № 4. – C. 43–54. Sharfarec B.P. O dinamike udarnyh voln v zhidkosti. Obzor // Nauchnoe priborostroenie. 2016. – Tom 26. – № 4. – C. 43–54. Федоров А.В., Федорова Н.Н., Фомин П.А., Вальгер С.А. Распространение взрывных процессов в неоднородных средах. – Новосибирск: Параллель, 2016. – 258 c. Fedorov A.V., Fedorova N.N., Fomin P.A., Val'ger S.A. Rasprostranenie vzryvnyh processov v neodnorodnyh sredah. – Novosibirsk: Parallel', 2016. – 258 c. Кобылкин И.Ф., Селиванов В.В., Соловьев В.С., Сысоев Н.Н. Ударные и детонационные волны. Методы исследования. – М.: Физматлит, 2004. – 376 с. Kobylkin I.F., Selivanov V.V., Solov'ev V.S., Sysoev N.N. Udarnye i detonacionnye volny. Metody issledovaniya. – M.: Fizmatlit, 2004. – 376 s. Кедринский В.К. Гидродинамика взрыва. Эксперимент и модели. – Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2000. – 435 с. Kedrinskiy V.K. Gidrodinamika vzryva. Eksperiment i modeli. – Novosibirsk: Izd-vo SO RAN, 2000. – 435 s. Коробейников В.П., Христофоров Б.Д. Подводный взрыв // Итоги науки и техники. Сер. Гидромеханика. 1976. – Т. 9. – С. 54–119. Korobeynikov V.P., Hristoforov B.D. Podvodnyy vzryv // Itogi nauki i tehniki. Ser. Gidromehanika. 1976. – T. 9. – S. 54–119. Роуч П. Вычислительная гидродинамика. – М.: Мир, 1980. – 616 с. Rouch P. Vychislitel'naya gidrodinamika. – M.: Mir, 1980. – 616 s. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Т. 6. Гидродинамика. – М.: Наука, 1986. – 736 с. Landau L.D., Lifshic E.M. Teoreticheskaya fizika. T. 6. Gidrodinamika. – M.: Nauka, 1986. – 736 s. Крайнов В.П. Нелинейные задачи гидродинамики. – М.: МФТИ, 1996. – 92 с. Kraynov V.P. Nelineynye zadachi gidrodinamiki. – M.: MFTI, 1996. – 92 s. Ламб Г. Гидродинамика. – М: ОГИЗ, 1947. – 929 с. Lamb G. Gidrodinamika. – M: OGIZ, 1947. – 929 s. Яковлев Ю.С. Гидродинамика взрыва. – Ленинград: Судпромгиз, 1961. – 313 с. Yakovlev Yu.S. Gidrodinamika vzryva. – Leningrad: Sudpromgiz, 1961. – 313 s. Кочин Н.Е., Кибель И.А., Розе Н.В. Теоретическая гидромеханика. Часть 2. Учебник. – Под ред. И.А Кибеля. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Физматгиз, 1963. – 728 с. Kochin N.E., Kibel' I.A., Roze N.V. Teoreticheskaya gidromehanika. Chast' 2. Uchebnik. – Pod red. I.A Kibelya. – 4-e izd., pererab. i dop. – M.: Fizmatgiz, 1963. – 728 s. Замышляев Б.В., Яковлев Ю.С. Динамические нагрузки при подводном взрыве. – Ленинград: Судостроение, 1967. – 194 с. Zamyshlyaev B.V., Yakovlev Yu.S. Dinamicheskie nagruzki pri podvodnom vzryve. – Leningrad: Sudostroenie, 1967. – 194 s.