Zavriev A. S. Metodologija za određivanje maksimalnog viška tlaka udarnog vala iz izmjerenih vrijednosti njegove frontalne brzine // Fizika eksplozije. Sat. br. 2. - 1953. - P. 104-134.
A. S. ZAVRIEV
METODA ZA ODREĐIVANJE MAKSIMALNOG VELIKOG PRITISKA UDARNOG TALASA PREMA IZMJERENIM VRIJEDNOSTIMA NJEGOVE PREDNJE BRZINE
U članku se razmatra metoda za određivanje skoka pritiska u udarnom valu iz izmjerenih brzina njegovog širenja, za koju nije potrebna složena specijalizirana oprema. Prikazani su rezultati mjerenja pri eksplozijama punjenja Ammotol 80/20 težine 135 g i punjenja TG 50/50 težine 23,5 i 135 g.
UVOD
Osnova za određivanje skoka pritiska 1 udarnog talasa na osnovu brzine prostiranja njegovog fronta je zavisnost (1), izvedena iz uslova očuvanja .
Δp = ## (v2 c2) (1)
gdje je Δp skok pritiska; ρ 0 gustina neometanog zraka; v brzina fronta udarnog talasa u odnosu na neporemećeni vazduh; s brzina zvuka u neometanom vazduhu; k = c p/c v omjer toplotnog kapaciteta.
U ispitivanom opsegu pritiska (od 0,25 do 13 kg/cm2), vrijednost k se može smatrati konstantnom, k = 1,4; Ova okolnost je značajna, jer je formula (1) izvedena pod pretpostavkom da je k konstantan u cijelom temperaturnom rasponu, od temperature neporemećenog zraka do temperature neposredno iza fronta udarnog vala.
Treba napomenuti da razmatrana metoda za određivanje Δp ne može u potpunosti zamijeniti metodu direktnog mjerenja tlaka, jer omogućava mjerenje samo veličine skoka pritiska.
1 Izraz "napon pritiska" koristi se radi sažetosti umjesto izraza "maksimalni višak tlaka na prednjoj strani prolaznog udarnog vala koji se širi u slobodnom zračnom prostoru bez refleksije."
Lenija ispred prolaznog udarnog talasa, koji se širi bez refleksije u slobodnoj atmosferi, ali ne daje sliku promene pritiska na datom mestu u vremenu.
Na sl. Na slici 1 prikazana je zavisnost Δp (v) za slučaj kada je barometarski pritisak r v = 760 mm Hg, a temperatura neporemećenog vazduha t°1 = 18°.
Rice. 1. Zavisnost skoka pritiska Δp na fronti udarnog talasa od brzine prostiranja v njegovog fronta
Brzina v fronte udarnog vala definirana je kao prosječna brzina v c u konačnoj blizini ove tačke:
V c = A/Δt (2)
gdje je A baza mjerenja; Δt je vrijeme tokom kojeg front udarnog vala prolazi mjernu bazu.
Stoga se određivanje brzine v svodi na mjerenje dužine i vremena.
Šema mjerenja je prikazana na sl. 2, gdje je A baza mjerenja, VG je visak, MN osa je okomita na VG i ST os. 1 - punjenje; 2 - detonatorska kapsula; 3 - mreža niti; 4 blok; 5 start senzor; 6 i 7 - radni senzori, membrane senzora su ravne; 8 - klupa; 9 - praznina u klupi; 10 - šipka; 17 - klizač; 12 i 13 - vijci; 14 - donji klizač za vođenje; 15 - platforma za montažu senzora; 16 - šarka; 11 - postolje; 18 - oklopljena žica; 19 - zaštitni zid.
Rice. 2. Relativni položaj naboja i senzora pri određivanju vremena tokom kojeg val prolazi mjernu bazu
Tri senzora 5, 6 i 7, koji daju električne impulse u trenutku kada ih talasi udare, nalaze se u odnosu na naelektrisanje 1 tako da
Udaljenosti do njih zadovoljavaju nejednakost r p< r1 < r2. Датчик 5 присоединен ко входу „пуск развертки" двухлучевого катодного осциллографа, датчик 6 - ко входу нижнего луча, датчик 7 - ко входу верхнего луча.
Udarni val formiran kada se naboj detonira najprije dospijeva do senzora 5, koji će pokrenuti i započeti skeniranje osciloskopa. Na ekranu potonjeg pojaviće se dve svetlosne tačke (u tačkama B i C oscilograma na slici 3), koje se kreću horizontalno (linije BG i VD).
Rice. 3. Oscilogram snimljen pomoću kola prikazanog na sl. 2
U trenutku kada udarni val dostigne senzor 6, potonji će djelovati i odbiti donji snop (tačka G); u trenutku kada talas stigne do senzora 7, gornji snop će se skrenuti. Primenom oznaka (tačaka E) u određenim intervalima na obe grede istovremeno, pomoću oscilograma, lako je odrediti vreme putovanja svake grede do trenutka njenog otklona i pronaći traženi vremenski interval Δt, jednak razlici u vrijeme putovanja greda.
Izmjereni vremenski period Δt odgovara dužini mjerne baze A = r2 - r1.
Brzina v c, dobijena zamjenom izmjerenih vrijednosti A i Δt u formulu (2), odnosi se na tačku r0 = ##.
Greška u mjerenju pritiska koja nastaje prilikom određivanja brzine v udarnog vala na ovaj način posljedica je, prije svega, nelinearnosti zavisnosti v(r), zbog koje izmjerena prosječna brzina v c nije jednaka željena prava brzina v(r 0) na sredini baze i, drugo, greške u mjerenju vrijednosti Δt i A.
Što je manja baza mjerenja, manja je greška u zavisnosti od nelinearnosti v(r). Greška u određivanju Δt ovisi o vrijednosti izmjerene brzine v, o relativnoj rezoluciji osciloskopa i o širenju vremena odziva senzora, a što je veća baza mjerenja, to je manja relativna greška zbog širenja .
Rezultati analize uticaja različitih izvora greške na tačnost određivanja vrednosti pritiska u talasu prikazani su u sledećem delu grafikona.
GREŠKA U ODREĐIVANJU SKOKA PRITISKA U UDARNOM TALASU
Ako se udar tlaka odredi pomoću formule (1), tada se ukupna relativna greška P mjerenja skoka tlaka sastoji od:
1. Relativna greška P b mjerenja Δr, u zavisnosti od relativne greške u mjerenju frontalne brzine v.
2. Relativna greška P ts mjerenja Δp, u zavisnosti od relativne greške ts mjerenja brzine iz zvuka.
3. Relativna greška P p, u zavisnosti od relativne greške p merenja gustine p 0 neometanog vazduha.
Greška P v se pak sastoji od tri greške:
A) greška P n zbog nelinearnosti v(r)\ b) greška Pr, u zavisnosti od širenja t vremena odziva opreme za snimanje Δt; c) greška P a, u zavisnosti od greške a u mjerenju dužine baze A.
Stoga će jednačina (3 g) biti prepisana na sljedeći način:
Zavisnost P v(v) prikazana je na Sl. 4.
Rice. 4. Grafikon zavisnosti P v(v/c, v) i P a(v/c, a)
Zavisnost P a(a) izražena je istim zakonom kao i zavisnost P v(v) i stoga je predstavljena istim krivuljama na Sl. 4.
Zavisnost P T(A, G, r, r), izračunata na osnovu zakona sličnosti i raspoložive eksperimentalne približne zavisnosti Δp(G, r), data je na Sl. 5. Svaka vrijednost težine naboja G odgovara oznakama na krivuljama r = const (r je rastojanje do naboja), potpisanim u koloni ispod ove vrijednosti G; Svaka vrijednost disperzije t vremena odziva opreme odgovara oznakama na osi apscise A = const (A je dužina baze), ispisane u jednom redu sa ovom vrijednošću t.
Rice. 5. Grafikon zavisnosti P t (A, G, r, t)
Greška P n, koja ovisi o nelinearnosti funkcije v(r), nije posljedica slučajnog raspršenja mjerne opreme.
Rice. 6. Grafikon zavisnosti P n (A, G, r) (vidi tabelu 1)
Tabela 1
Udaljenost do eksplozije i veličina baza (do Sl. 6)
Težina punjenja, kg
Oznake na krivinama r=const, m
Oznake na apscisi boginja, cm
R1 r2 r3 r4 r5 r6 r7 r8
A 0 A1 A2 A3 A4 A 5
G1 = 0,125 0,5 1 1,5 2 2,5 3 4 5 20 40 80 120 160 200
G2 = 1 1 2 3 4 5 6 8 10 40 80 160 240 320 400
G 3 = 8 2 4 6 8 10 12 16 20 80 160 320 480 640 800
G4 = 64 4 8 12 16 20 24 32 40 160 320 640 960 1280 1600
A, ako je zavisnost Δp(r) ili v(r) poznata, onda se P n može odrediti ne samo svojom vrijednošću, već i predznakom, zbog čega se može kompenzirati korekcijom (-P n).
Označavajući simbolom Δp c rezultat zamjene prosječne brzine v c u formulu (1) i povezivanja Δp c sa sredinom baze, pravi se relativna greška P n, određena jednačinom (7).
Na sl. Na slici 6 prikazan je niz krivulja P n(A, G, r), izračunatih za istu približnu zavisnost Δp(G, r) koja je korišćena prilikom izračunavanja krivih na Sl. 5.
Vrijednosti oznaka na krivuljama r = const (r je udaljenost od sredine baze do centra naboja) i na osi apscise A = const (A je dužina mjerne baze) za naboji različite težine dati su u tabeli. 1.
Pod uslovom da se Δp ne odredi iz jednog mjerenja, već iz serije mjerenja izvršenih na određen način odabranim osnovama, moguće je grešku P n svesti na zanemarljivu vrijednost.
Obično je funkcija Δp(r), u svakom pojedinačnom slučaju, unaprijed nepoznata i, naravno, ne mora se poklapati s eksperimentalnom ovisnošću iz koje je Sl. 5 i 6. Dakle, krive na sl. 5 i 6 treba uzeti u obzir kao prvu aproksimaciju. U većini slučajeva se ispostavi da je to dovoljno za ispravna mjerenja.
Da bi se poboljšala tačnost procjene greške, druga aproksimacija se može napraviti izvođenjem dvije serije mjerenja. Prva serija mjerenja mora se izvršiti prema podacima na sl. 5 i 6, dobijte zavisnost Δp 1(g) kao prvu aproksimaciju i iskoristite ovu približnu zavisnost za konstruisanje grafova sličnih sl. 5 i 6, i prema ovim rafiniranim grafikonima, izvršiti glavnu, drugu seriju mjerenja.
Krive Fig. 4, 5 i 6 omogućavaju, osim toga, utvrđivanje područja primjene katodnih i petljnih osciloskopa. U ovom slučaju potrebno je uzeti u obzir dva faktora koji utiču na mogućnost korišćenja osciloskopa: 1) apsolutnu vrednost pritiska i 2) količinu naelektrisanja koje stvara udarni talas.
Katodni osciloskop s konvencionalnim linearnim pregledom ima relativnu rezoluciju od 0,5-1% trajanja sweep-a, stoga vam omogućava mjerenje brzine s greškom istog reda i, prema sl. 4, daje za pritiske od 0,25 do 13 kg/cm2 grešku u određivanju pritiska od 12 do 3%. Apsolutna rezolucija katodnog osciloskopa omogućava da se koristi za proučavanje valova generiranih bilo kojim nabojima.
Katodni osciloskop sa posebnim skeniranjem (na primjer, spiralno skeniranje) može se izraditi bez većih poteškoća s relativnim
Nova rezolucija je oko 0,02%, što daje grešku manju od 1%, čak i za pritiske od 0,01 kg/cm2.
Relativna rezolucija osciloskopa petlje, kada se snima na rol papir, može se procijeniti na 0,01-0,02%, što mu omogućava da se uspješno koristi za određivanje pritisaka od 0,01 kg/cm2. Međutim, niska apsolutna rezolucija osciloskopa petlje, obično 10-4 sec, omogućava da se koristi za proučavanje talasa eksplozije naelektrisanja težine najmanje nekoliko stotina kilograma.
Zaista, zajedničko ispitivanje Sl. 5 i 6 pokazuje da za mala naelektrisanja, širenje u vremenu odziva osciloskopa (zajedno sa senzorima) ne bi trebalo da prelazi 5 ∙ 10-6 sek. (Sl. 5), jer pri T >5∙10-6 sec. dužina baze A treba da bude veća od 10-15 cm, pod uslovom da greška ne prelazi 15%. Ali, prema sl. 6, dužina osnove ne bi trebala biti veća od 15 cm, kako bi se izbjeglo neprihvatljivo povećanje greške P n.
Greška P ts u određivanju pritiska, u zavisnosti od greške tts u merenju brzine zvuka, ne prelazi 2%, pri pritiscima od 0,25 do 13 kg/cm2, ako se c određuje očitanjima laboratorijskih instrumenata (greška barometra ± 0,5 mm Hg, greška termometra ± 0,2°), prema formulama (8) i (9).
Ako se c odredi iz očitavanja tehničkih instrumenata (greške ± 2 mm Hg i 1°C), onda greška P ts za iste pritiske neće prelaziti 10%.
Nepraktično je mjeriti korištenjem katodnog osciloskopa s konvencionalnim skeniranjem zbog niske relativne rezolucije. Preciznost mjerenja c može se povećati korištenjem osciloskopa sa povećanom relativnom rezolucijom.
Zavisnost P c(v/c, c) prikazana je na Sl. 7. Zavisnost c(t°1) data je na Sl. 8. Zavisnost ρ 0(ρ v,t°1) prikazana je na Sl. 9.
Greška P p u određivanju pritiska, u zavisnosti od greške u merenju gustine ρ 0 vazduha, ne prelazi 0,11% ako je gustina
Rice. 7. Grafikon zavisnosti P c (v/c, c)
Rice. 8. Zavisnost brzine zvuka u neometanom zraku od temperature t°1 neometanog zraka
Rice. 9. Zavisnost gustine ρ 0 suvog vazduha od njegove temperature t°1 i barometarskog pritiska ρ v
Određuje se formulom (9) pomoću laboratorijskih instrumenata i ne prelazi 0,6% ako se ρ 0 određuje iz očitavanja tehničkih instrumenata.
EKSPERIMENTALNO ODREĐIVANJE OBIMA VREMENA RADA SENZORA
Zbog nedostatka podataka o širenju vremena odziva senzora, sprovedeno je eksperimentalno istraživanje senzora: sa folijom koja puca, sa lomljenim karbonskim pločama, sa lomljenim staklenim pločama, posrebrenim pločama, tri vrste mikrofonskih kapsula i dvije vrste telefona od običnih telefonskih aparata. Svi senzori su testirani zajedno sa dvosmjernim osciloskopom tipa OK-8, tako da je određen razmak u vremenu odziva cijele instalacije u cjelini.
Jednostavan i pouzdan osciloskop OK-8, koji su u Institutu za hemijsku fiziku razvili A. I. Sokolik i V. M. Karasev, postavljen je na sledeći režim: jednokratni pregled u stanju pripravnosti u trajanju od 700 μs, početak sweep-a od eksternog signala + 10 V i više; vremenske oznake iz vanjskog izvora, osjetljivost svakog snopa 50 mm/v.
Senzori koji su proučavani nalazili su se na istoj udaljenosti od naboja, a poduzete su mjere tako da udarni val koji putuje od naboja kroz zrak najprije dopre do senzora, a zatim
Sve vrste reflektiranih valova i valova koji se šire kroz objekte u kojima je velika brzina širenja zvuka, na primjer, duž metalnih nosača senzora.
Senzori su povezani na ulaze osciloskopa preko odgovarajućeg kola. Poseban senzor okidača, koji se nalazi bliže punjenju od senzora koji se proučavaju, aktivirao je pomeranje na vreme.
Na sl. 10 prikazuje senzor sa karbonskom pločom koja se može uništiti. Relativni položaj grupe testiranih senzora i naboja koji se desio tokom testiranja prikazan je na Sl. 11.
Djelovanje senzora je da udarni val razbija karbonsku ploču i na taj način odvaja mesingane kontakte senzora jedan od drugog.
Rice. 10. Kontaktni senzor sa lomljenom karbonskom pločom 1 - karbonska ploča; 2 - mesingani kontakt; 3 - okvir od getinaxa; 4 - karbonska ploča; 5 - mesingana ploča; 6 - rezovi na karbonskoj ploči
Rice. 11. Međusobni raspored naboja B i grupe senzora sa karbonskim pločama
Senzori su testirani u grupama od po šest. Grupa je bila locirana ispod naboja, tako da je razlika u udaljenostima r 2 - r 1 (slika 11) bila mala i moglo se pretpostaviti da je talas stigao do ploča svih šest senzora istovremeno sa tačnošću od 10-6 sekundi .
Dijagram za povezivanje senzora sa karbonskom pločom na osciloskop prikazan je na sl. 12. Napon baterije U b=20 V, otpor r 1 = r = 10 oma, otpor r 2 = 100 oma.
U trenutku kada udarni val stigne do senzora, referentni kontrolni piezoelektrični senzor se aktivira i drugi oscilatorni snop se odbija
Count; Kako se karbonske ploče senzora koji se testiraju lome, prvi snop sve više odstupa od nulte linije.
Kao rezultat ispitivanja, ustanovljeno je da se maksimalno širenje u vremenu odziva senzora sa karbonskim pločama povećava kako pritisak pada, i iznosi 65 μsec (sa vremenom odziva senzora do 105 μsec) za pritiske od 0,25 kg /cm2 i 40 μsec (sa vremenom odziva senzora do 60 μsec) za pritiske od 7,5 kg/cm2.
Rice. 12. Šema za povezivanje senzora sa karbonskom pločom, sa folijskim trakama i sa staklenim pločama na osciloskop
Senzori rasprskane folije testirani su u uvjetima sličnim onima koji su testirani sa senzorima od karbonske ploče. Ovi senzori su se razlikovali od prethodnih samo po tome što su umjesto karbonske ploče, mesingani kontakti senzora međusobno povezani trakom od folije. Udarni val je pokidao foliju i tako odvojio mesingane kontakte senzora jedan od drugog.
Rezultati ispitivanja su pokazali da je maksimalno širenje u vremenu odziva senzora sa folijom koja puca 210 μs (sa vremenom odziva senzora do 250 μs) za pritiske od 0,25 kg/cm2 i 80 μs (sa vremenom odziva senzora do do 120 μs) za pritiske od 7,5 kg/cm2.
Senzor sa posrebrenom staklenom pločom prikazan je na Sl. 13. Staklena ploča je pokrivno staklo dimenzija 20×20×0,12 mm, koje se koristi za mikroskopska istraživanja.
Ploča, jednostrano izrezana po sredini i sa strane reza prekrivena tankim slojem srebra, postavlja se posrebrenom stranom na kontaktne blokove tako da je rez paralelan s rubovima blokova, te je pritisnut na vrhu oprugama. Udarni val lomi ploču, čime se jedan terminalni blok odvaja od drugog.
Relativni položaj punjenja i grupe od šest testiranih senzora prikazan je na Sl. 14.
Rice. 13. Senzor sa staklenom pločom za razbijanje
1 - opruge; 2 - kontaktni blok; 3 - okvir od getinaxa; 4 - sloj srebra; 5 - rez na staklu ispod sloja srebra; 6 - narezana ploča
Rice. 14. Međusobni raspored punjenja B i grupe senzora sa staklenim pločama
Rezultati ispitivanja senzora sa staklenim pločama pokazali su da je maksimalno širenje u vremenu odziva ovih senzora 40 μs (sa vremenom odziva senzora od 60 μs) za pritiske od 0,25 kg/cm2 i 10 μs (sa vremenom odziva od 20 μs). ) za pritiske od 7,5 kg/cm2.
Treba napomenuti da je izrada i ugradnja nazubljenih i posrebrenih staklenih ploča veoma velika
Mukotrpan zadatak - mnoge ploče se lome tokom srebrenja, punjenja senzora i njegove instalacije.
Prilikom utvrđivanja širenja vremena odziva mikrofonskih senzora, testirane su dvije vrste mikrofonskih kapsula br. 5 i MK-10, koje se koriste u konvencionalnim telefonima, te, pored toga, ista kapsula br. 5, ali mehanički ojačana dodatnim dijelovi.
Relativni položaj punjenja i senzora tokom ovih testova prikazan je na Sl. 15. Dijagram za povezivanje mikrofona na OK-8 osciloskop je prikazan na Sl. 16.
Napon baterija B p, B 1 i B 2 koji napajaju mikrofone bio je podešen u rasponu od 4 do 8 V. Dolazak vala do mikrofona uzrokuje potresanje ugljičnog praha i promjenu otpora mikrofona, što dovodi do vertikalnog otklona zraka.
Studija mikrofona br. 5 i MK-10 sa osciloskopom OK-8 pokazala je da oba tipa mikrofona ne detektuju rasipanje čak ni kod talasa koji su slabi kao talas iz električnog grijača, koji se javlja na dva metra od senzora.
Uzimajući u obzir rezoluciju OK-8, može se tvrditi da širina vremena odziva testiranih mikrofona ne prelazi 5∙10-6 sec.
Oba tipa senzora su uništena nakon pritiska od 0,5-0,7 kg/cm2, pa je bilo potrebno ojačati mikrofon tipa br. 5 (slika 17) uvođenjem gumene zaptivke (poz. 12), zamjenom ugljičnu membranu metalnom (stav 10) i poprečno zavojite sve senzorsku žicu. Nakon takve izmjene, mikrofoni su izdržali pritiske do 5-7 kg/cm2 bez lomljenja.
Rice. 15. Relativni položaj punjenja i senzora pri određivanju širenja vremena odziva telefona i mikrofona 1 - okidač senzora; 2 - testirani senzori
Ispitivanja pojačanih mikrofona br. 5 su pokazala da, uprkos nešto nižoj osjetljivosti u odnosu na mikrofone bez pojačanja br. 5, osciloskop OK-8 ne može detektirati širenje u vremenu odziva mikrofona s pojačalom, tj. 5∙10 -6 sek. Ispostavilo se da je i vrijeme odziva mikrofona manje od 5∙10-6 sekundi.
Treba napomenuti da su prije ugradnje mikrofona podešeni variranjem količine ugljičnog praha tako da
Otpor mikrofona se kretao od 10 do 100 oma, u odsustvu vanjskog pritiska na membranu. Smatralo se da je mikrofon prikladan za rad ako je lagani dodir prsta na membranu doveo do skretanja zraka za više od 25 mm.
Udaljenost od punjenja do senzora i udaljenost između senzora se mnogo lakše i preciznije mjere pri radu sa mikrofonima tipa br. 5 nego kod rada sa mikrofonima tipa MK-10, jer se lako računa od ravna membrana mikrofona br. 5, dok pri radu sa MK-10 morate izmeriti udaljenosti od oblikovanih zaštitnih pečuraka ovih mikrofona.
Rice. 16. Dijagram za povezivanje mikrofona na osciloskop
Testirani mikrofoni su toliko osjetljivi da reaguju na zvučne valove niskog intenziteta koji djeluju ne samo na membranu, već i na tijelo senzora, tako da mikrofoni moraju biti instalirani tako da udarni val stigne do senzora prije bilo kakve zvučne smetnje.
Kao telefonski senzor korišten je običan telefon. Zbog činjenice da pri pritiscima iznad 1,5 kg/cm2 telefonska membrana dobija zaostale deformacije, senzor je mehanički ojačan (slika 18) uvođenjem tri dodatna dijela: potpornog prstena (poz. 12), potporne pločice (poz. 13) i potporni klin (de-
Tal 14). Senzori ojačani ovim dijelovima mogu izdržati pritiske do 13 kg/cm2 bez lomljenja.
Relativni položaj punjenja i senzora koji su se desili tokom testiranja prikazan je na Sl. 15. Dijagram za povezivanje telefona na osciloskop je elementarno jednostavan (slika 19). Jedina stvar na koju sam morao obratiti pažnju je ispravan polaritet prilikom povezivanja startnog senzora.
Rice. 17. Mikrofon tip br. 5, mehanički ojačan 1 - kućište; 2 - vijak; 3 - matica; 4 - karbonski blok; 5 - izolaciona brtva; 6 - izolaciona čaura; 7 - zvezdaste opruge; 8 - točak od filca; 9 - ugljeni prah; 10 - metalna membrana; 11 - prstenasta opruga; 12 - gumeni prsten
Rice. 18. Mehanički ojačan telefon 1 - karbolitno tijelo; 2 - prstenasti magneti; 3 - klipna zakovica; 4 - polni komad; 5 - zavojnica; 6 - izlaz; 7 - izlaz; 8 - membrana; 9 - poklopac; 10 - prstenasta brtva; 11 - prstenasto rebro; 12 - potporni prsten; 13 - potporna pločica; 14 - potporni klin
Studija oba tipa telefonskih senzora (sa pojačanjem i bez pojačanja) pokazala je da je pri pritiscima većim od 0,05 kg/cm2, širenje u vremenu odziva manje od 5∙10-6 sec. Što se tiče osjetljivosti, telefoni su inferiorniji od mikrofona. Ali telefoni su usmjereniji i ne reagiraju na slabe valove koji dolaze do tijela senzora, a ne do njegove membrane. Osim toga, telefoni su primjenjivi u slučajevima kada je iz nekog razloga nepoželjno imati
Strani napon na senzoru prije nego udarni val uđe na njegovu lokaciju.
Rice. 19. Dijagram za povezivanje telefona na osciloskop
Jedan od oscilograma snimljenih tokom proučavanja telefonskih senzora prikazan je na Sl. 20. Cijena vremenske oznake na oscilogramu je 40 μsec. Vrijeme odziva telefonskog senzora je manje od 5,10-6 sek.
Rice. 20. Oscilogram snimljen za određivanje širenja vremena odziva telefonskih senzora
Rezultati ispitivanja različitih tipova senzora dati su u tabeli. 2. Ista tabela prikazuje područja primjene pojedinačnih tipova senzora, procijenjena korištenjem metode opisane u prethodnom dijelu.
Tabela 2
Rezultati ispitivanja različitih tipova senzora
Vrijeme odgovora
Rasprostranjenost vremena odgovora
Najmanja prihvatljiva baza
Minimalna dozvoljena težina punjenja
Sa folijskom trakom od 120 do 250 µsec
80 do 210 µsec
10 m Nekoliko tona
Sa karbonskom pločom od 60 do 105 µsec
40 do 65 µsec
3 „Nekoliko stotina kilograma
Sa staklenom pločom od 20 do 60 µsec
10 do 40 µsec
1,5-2 „ Nekoliko desetina kilograma
Mikrofon br. 5 je manji od 5∙10-6
Manje od 5∙10-6
10-15 cm 10-20 g
Mikrofon br. 5 pojačan manje od 5∙10-6
Manje od 5∙10~6
10-15 „ 10-20 „
Mikrofon MK-10 manji od 5∙10-6
Manje od 5∙10-6
10-15 „ 10-20 „
Telefon manje od 5∙10-6
Manje od 5∙10-6
10-15 „ 10-20 „
Pojačani telefon manje od 5∙10-6
Manje od 5∙10-6
10-15 „ 10-20 ,
REZULTATI PRIMJENE METODE ODREĐIVANJA ZAVISNOSTI MAKSIMALNOG PRITISKA NA UDARNOM TALASU PREDNJE OD UDALJENOSTI DO NAPUNJENJA
Gore opisanom metodom određivana je zavisnost Δp(r) pri eksplozijama četiri vrste eksplozivnih punjenja (tablica 3).
Tabela 3
Eksplozivna punjenja za koja je određena zavisnost Δp (r).
Vrsta punjenja Sastav punjenja Težina punjenja, g
Gustina naboja, g/cm 3
Obrazac za naplatu
I Ammotol 80/20 na veliko, sito br. 26 135 0,77 kugla
II TNT - heksogen 50/50 liveno 23,5 1,67,
III TNT - heksogen 50 50 liveno 135 1,67,
IV Ammotol 80/20 na veliko, sito br. 26 940 0,77,
Relativni položaj punjenja i senzora koji su se desili tokom ovih eksperimenata prikazan je na Sl. 2. Smjer pokretanja u svim slučajevima je okomit na liniju koja povezuje eksplozivno punjenje i senzore.
Da bi se povećala tačnost rezultata, odlučeno je da se izvedu kumulativna mjerenja na bazama koje su susjedne jedna drugoj, što je omogućilo dobivanje eksperimentalne ovisnosti vremena T(r) - postizanje
Udarni valovi krajeva pojedinih baza u funkciji udaljenosti od ovih krajeva do početka prve baze.
Ova zavisnost T(r) je omogućila da se izračuna brzina v fronte udarnog vala (i, posljedično, veličina skoka pritiska Δp) kao kontinuirana funkcija udaljenosti r i na taj način eliminiše greška P n pritisak merenje, koje zavisi od nelinearnosti promene brzine talasnog fronta .
Vrijeme je bilježeno osciloskopom OK-8, koji je radio u sprezi sa senzorima telefona ili mikrofona. Vremenske oznake su primijenjene na obje grede istovremeno. Uzorci oscilograma prikazani su na sl. 21 i 22.
Rice. 21. Oscilogram snimljen pri mjerenju brzine udarnog talasa sa mikrofonskim senzorima
Rice. 22. Oscilogram snimljen pri mjerenju brzine udarnog talasa telefonskim senzorima
Oscilogram sl. Slika 21 snimljena je prilikom proučavanja udarnog vala od sfernog naboja amotola 80/20 težine 940 g. Udaljenosti od centra naboja do senzora: r 1 = 188 cm, r 2 = 203 cm; dužina osnove A = 15 cm; mikrofonski senzori. Cena vremenske oznake (od jedne oznake koja pokazuje nagore do druge oznake koja takođe pokazuje nagore) je 113 mikrosekundi. Vrijeme Δt tokom kojeg val putuje od tačke r 1 (trenutak kada val ulazi u tačku r 1 fiksiran je vertikalnom devijacijom gornjeg snopa u tački B) do tačke r 2 (odstupanje donjeg snopa u tački B) iznosi 305 μsec. Prosječna brzina fronta udarnog vala v c=A/Δt ≈ ≈490 m/sec; odgovarajući skok pritiska Δp≈1,2 kg/cm2.
Oscilogram Sl. 22 je uzeto tokom proučavanja udarnog talasa od sfernog naboja amotola 80/20 težine 135 g. Osnovna dužina A = 15 cm; cijena oznake 108 μsec. Udaljenost r 1 = 95 cm i r2 = 110 cm odabrana je tako da v c ≈ 490 m/sec i Δp s = 1,2 kg/cm2, tj. v c i Δp s su isti kao za oscilogram na sl. 21. Poređenje Sl. 21 i 22 zajedno pokazuju da mikrofoni oštrije označavaju trenutak ulaska udarnog talasa (tačke B do C, sl. 21) nego telefoni (tačke D i E, sl. 22). Međutim, telefoni također daju prilično različite točke pregiba G i D pri datoj brzini skeniranja.
Rice. 23. Zavisnost Δp (r) i v(r) za punjenja amotola težine 135 g (punjenja tipa I, vidi tabelu 3)
Rezultati merenja su prikazani na sl. 23, 24, 25 i 26. Zavisnost Δp(r) na prve tri slike data je na dvije skale.
Navedimo primjere praktične primjene opisane tehnike za određivanje skoka tlaka u udarnom valu eksplozije. Neka
Zadatak je utvrditi tačnost mjerenja skoka pritiska na frontu udarnog vala pri detonaciji jednog sfernog punjenja TG 50/50 težine 8 kg na udaljenosti od 6 m od punjenja, ako se mjerenje vremena vrši osciloskopom sa dužina sweep-a na ekranu D = 100 mm, prečnik tačke d = 0,7 mm i trajanje sweep-a T p = 1 ms.
Rice. 24. Zavisnost Δp (r) i v (r) za TG punjenja 23,5 g (naboja tipa II, vidi tabelu 3)
1. Zatim prema sl. 26 nalazimo da vrijednost ## = 0,33 odgovara v/c = 1,32, odnosno brzini v ≈ 450 m/sec.
U ovom slučaju, maksimalna osnovna vrijednost na kojoj se mogu izvršiti mjerenja ovim osciloskopom je A max = vT p = 450 m/sec × × 10-3 sec = 45 cm.
2. Rezolucija osciloskopa je d/D T r= 7∙10 sec. Uzimajući u obzir širenje u vremenu odziva senzora, grešku t u određivanju vremena možemo uzeti kao 10-5 sekundi.
3. Prema sl. 5 za G = 8 kg, r = 6 m, T = 10-5 sek. i A = 40 cm nalazimo da je Pm = 10%.
4. Prema sl. 6 za G = 8 kg, r = 6 m (kriva r 3 = const) i A = 40 cm (za G = 8 kg A = 40 cm će biti u sredini prve ćelije) nalazimo da je P n zanemariv (P n ≈ 0,2%).
Rice. 25. Zavisnost Δp (r) i v(r) za TG punjenja 135 g (naboje tipa III, vidi tabelu 3)
Ako je korišten osciloskop s omjerom D/d = 600-:- 1000 (na primjer, osciloskop sa spiralnim skeniranjem) s trajanjem pregleda od 5 ms, tada, prema sl. 5, moglo bi se uzeti A = = 160 cm, što bi dalo Pt = 3%, i uprkos činjenici da bi se greška P n (slika 6) s takvom bazom povećala na 2%, ipak ukupna greška P n + Pet bi se smanjio sa 10 na 5%.
5. Pod pretpostavkom da se udaljenost od 6 m može izmjeriti sa greškom do 1,2 cm, tj. a = 0,2%, prema sl. 4 nalazimo da je za a = 0,2% i v/c = 1,32 greška P a< 1%.
6. Upotreba laboratorijskog termometra i barometra (str. 112) omogućava mjerenje brzine zvuka c sa tačnošću c do 0,1%.
Prema sl. 7 za v/c = 1,32 i c = 0,1% nalazimo P c< 1%.
7. Greška P p je nekoliko desetina procenta (vidi stranu 114).
Rice. 26. Ovisnost Δp(##) i v/c(##) za 50/50 TG punjenja
Potrebna ukupna greška mjerenja Δp, prema jednačini (3),
P = P g + P n + P a + P ts + P r< 10 + 0,2 + 1 + 1 + 0,1< 12,5%
12,5% je najveća moguća greška mjerenja. U stvarnosti, u uslovima ovog primera, trebalo bi očekivati grešku od 5-7%.
Ako je nabojna tvar drugačija (na primjer, umjesto TG 50/50 koristi se amotol 80/20), tada će priroda ovisnosti Δp(##) također biti drugačija za ovu tvar i ova ovisnost se ne može modelirati sa ekvivalentnim punjenjem od TG 50/50, podaci sl. 26 treba uzeti u obzir kao prvu aproksimaciju.
Kao drugi primjer, razmotrimo uslove za određivanje zavisnosti Δp(r) u opsegu varijacije r od 0,5 do 2 m za naboje TG 50/50 težine 135 g (naboji tipa III) pomoću osciloskopa OK-8 .
Rice. 27. Raspršivanje pojedinačnih mjerenja za seriju eksperimenata sa nabojima TG 50/50 težine 135 g
Rice. 28. Grafičko poređenje dobijene zavisnosti Δp (r) (kriva) sa podacima dobijenim prema formuli M.A. Sadovskog (tačke) za pola naelektrisanja
Razlika između ovog i prethodnog problema je u tome što je moguće i potrebno odrediti Δp ne za jedno punjenje, već za niz naboja. U ovom slučaju, racionalan izbor baza omogućava da se greška P n eliminiše određivanjem funkcionalne zavisnosti Δp od r.
Pretpostavlja se da je veličina baze A 15 cm. 6, za A = 15 cm, T = 5∙10-6 sek., G = 125 g i r = 0,5-:-2, vrijednost P t leži u rasponu od 12 do 18%. Ne možete uzeti bazu dužu od 15 cm, kao
Kako, sudeći po sl. 7, za navedene uslove nelinearnost promjene brzine je velika i za duže baze je nemoguće pouzdano odrediti ovisnost vremena dolaska udarnog vala o udaljenosti.
Uslovi mjerenja koji se razmatraju u primjeru poklapaju se sa uslovima stvarnih mjerenja opisanih gore. S obzirom na to, rezultati izračunate procjene greške mogu biti uporedivi sa greškom mjerenja.
Urađeno je oko 20 mjerenja na bazi od 15 cm sa OK-8 osciloskopom. Raskid pojedinačnih Δp vrijednosti izračunatih iz ovih mjerenja predstavljen je točkama na Sl. 27. Na istoj slici pune krive pokazuju zavisnosti Δp(r), dobijene interpolacionom metodom (iste krive kao na slici 25). Kao što se i očekivalo, raspršivanje pojedinačnih bodova ne prelazi 18% (samo u dva slučaja P > 18%).
Da bi se procenila tačnost sa kojom su ove krive nacrtane, izvedena je srednja kvadratna greška a prosečnih vrednosti Δp(r), izračunata po formuli (10), po analogiji sa prosečnom kvadratnom greškom aritmetičke sredine.
Gdje je Fk vrijednost kontinuirane funkcije Δp (r) za sredinu k-ro mjerne baze; f k - vrijednosti k-pojedinačnog mjerenja Ar s; n je broj svih mjerenja u datoj seriji; m je broj koeficijenata polinoma Δp(r); Δp c je rezultat zamjene v c u formulu (1) umjesto v; v c - određuje se formulom (2).
Za seriju eksperimenata sa naelektrisanjem tipa III ispostavilo se da je vrednost σ jednaka 2,6%.
Nije imalo smisla raditi veći broj eksperimenata kako bi se smanjio a, jer bi to rezultiralo samo prividnim smanjenjem greške (ponovljenim mjerenjima možete povećati tačnost mjerenja za najviše jedan red veličine).
Na sl. 28 prikazuje grafičko poređenje iste krivulje sa vrijednostima (tačkama) dobijenim pomoću formule M. A. Sadovskog, koju je on izveo na osnovu analize velikog broja zapažanja Δp različitih autora. Slaganje tačaka i krivulje je prilično dobro, što još jednom ukazuje na pouzdanost dobijenih rezultata.
U tabeli Na slici 4 prikazane su apsolutne vrijednosti izmjerenih vrijednosti i njihova odstupanja od prosječnih vrijednosti za istu seriju punjenja tipa III.
Tabela 4
Odstupanja izmjerenih vrijednosti v c i Δp s od njihovih prosječnih vrijednosti za seriju naboja tipa III
Mjerna baza A = 15 cm
v c, m/sek
Δp, kg/cm 2
Relativna greška mjerenja v c, %
Relativna greška mjerenja Δp c, %
20 35 63 2380+ 0,4
35 50 85 1770+ 5,7
50 65 139 1080 10,8 - 0,9 -2,2
65 80 182 824 5,78 + 1,1 +2,8
65 80 204 735 4,36 -10,0 -22
80 95 215 696 3,79 + 5,9 + 18
80 95 241 622 2,79 - 5,3 -13
95 110 258 581 2,28 + 0,4 +1,3
95 110 241 622 2,79 + 7,5 +22
95 110 271 553 1,96 - 4,5 -13,0
110 125 280 534 1,75 + 1,5 f 4,5
110 125 288 521 1,61 - 1,0 -3,4
125 140 314 478 1,17 - 2,3 -8,6
125 140 305 492 1,31 + 0,6 +2,3
125 140 309 485 1,24 - 0,8 -3,1
140 155 320 469 1,08 + 1,1 +4,6
140 155 328 457 0,97 - 1,5 -5,8
140 155 320 469 1,08 + 1.1 +4,6
155 170 335 447 0,87 + 0,2 + 1,0
155 170 326 460 0,99 + 3,1 + 15,0
170 185 350 428 0,70 - 0,9 -5,0
185 200 364 412 0,565 - 1,2 -6,6
185 200 356 421 0,642 + 1+6,1
Širenje fenomena koji se proučava, i to: 1) širenje pritiska u udarnim talasima koje proizvode pojedinačna naelektrisanja istog tipa na istoj udaljenosti od naelektrisanja; 2) nismo posebno proučavali širenje vrijednosti tlaka u tačkama koje se nalaze na jednakim udaljenostima, ali se nalaze u različitim smjerovima od istog naboja. Ali još uvijek je moguće dati neka razmišljanja o ovom pitanju.
Od ukupnog broja detoniranih oko stotinu različitih punjenja, odstupanja pritiska dva identična punjenja jedno od drugog samo su u dva slučaja premašila maksimalnu grešku (18%) korišćene opreme, a samim tim i širenje ovog fenomena ni u kom slučaju ne prelazi 10-15% za punjenja tipa I, II i III, proizvedena u Institutu za hemijsku fiziku Akademije nauka SSSR.
Prilikom mjerenja pritiska na tri uzastopne baze iz jednog punjenja, u nekoliko slučajeva je utvrđeno da je pritisak izmjeren na bazi koja je udaljenija od naboja jednak ili čak nešto veći od tlaka izmjerenog na bazi bliže naboju, a isti obrazac je uočen u istim slučajevima i na ostale tri baze postavljene u neposrednoj blizini prve tri baze, tako da nije bilo sumnje da je oprema kvar.
U ovom slučaju fluktuacije pritiska nisu prelazile 10% prosječnih krivulja prikazanih na Sl. 23, 24 i 25. Fluktuacije su uočene ne samo blizu naelektrisanja, već čak i na ## = 0,35.
Treba napomenuti da su testirana punjenja proizvedena izuzetno pažljivo, težine punjenja nisu varirale za više od ±0,1%, a gustine su takođe održavane sa dovoljnom preciznošću. Tehnologija mljevenja i miješanja amotol komponenti, kao i priprema legure TG 50/50, osigurala je proizvodnju punjenja koje su bile vrlo ujednačene po cijeloj zapremini.
Ovakvi uslovi se ne mogu uvek ostvariti tokom terenskih ispitivanja, zbog čega bi, na osnovu opisanih eksperimenata, bilo neutemeljeno tvrditi o mogućnosti zanemarivanja rasejanja koje je posledica svojstava samog fenomena eksplozije.
ELEKTRONSKI PREKIDAČ KOJI Omogućava POVEZIVANJE VIŠE SENZORA NA JEDAN snop osciloskopa
Problem razvoja tehnike za indirektno mjerenje prenapona pritiska upotrebom konvencionalne opreme ne bi bio u potpunosti riješen da se za takva mjerenja ne bi mogli koristiti osciloskopi sa jednim snopom. Stoga je proračunat i napravljen elektronski prekidač koji vam omogućava da povežete nekoliko (do osam) senzora na jedan snop osciloskopa i isključite ih kada se aktiviraju. Ovaj prekidač omogućava korištenje jednosmjernih osciloskopa i značajno ubrzava rad prikupljanja eksperimentalnog materijala, jer vam omogućava da sa svakom eksplozijom preuzmete do 6-7 točaka na susjednim bazama.
Šema strujnog kruga prekidača prikazana je na sl. 29.
Senzori su povezani na ulaze I, II,..., VIII. Lampa L g radi u tandemu sa lampom L 9, L 2 sa L 10 itd. Sve vrijednosti istih otpora i kapacitivnosti date su jednom na slici.
Krug sadrži osam pari lampi (6Zh4 (6AS7) + TG-0.1/1.3 (2050)), koje rade na jednoj ili dvije izlazne lampe 6Zh4. Funkcija svakog para je da se signal primljen sa senzora na ulaznu lampu L 1, L 2,..., L 8 dovodi kroz izlaznu lampu do snopa osciloskopa i istovremeno pali tiratron, koji se zaključava
Rice. 29. Elektronski sklop prekidača
Rice. 30. Oscilogram rada kompleta opreme za snimanje: telefonskih senzora, elektronskog prekidača i dvosmjernog osciloskopa
Rice. 31. Oscilogrami rada prekidača zajedno sa dva osciloskopa
Postavite ulaznu lampu duž mreže ekrana tako da se odsječe rep signala senzora i da se zrak osciloskopa vrati na nultu liniju. Jednostavnim prebacivanjem možete spojiti svih osam pari sijalica na jednu izlaznu lampu ili spojiti četiri para lampi na svaku od dvije izlazne lampe.
Prekidač radi zadovoljavajuće ako su vremenski intervali između pristizanja signala pojedinačnih senzora na jedan snop najmanje 50 μs, što je sasvim dovoljno za rad u opsegu pritiska od 0,25-13 kg/cm2, koji je pokriven tehnikom pod razmatranje.
Ako nije potrebno imati osam senzora, onda prema istim podacima na sl. 29, možete sastaviti prekidač s manje lampi: na primjer, za dva senzora, prekidač će imati samo pet lampi.
Na sl. Na slici 30 prikazan je oscilogram rada uređaja za snimanje, uzet za određivanje širenja vremena odziva ove opreme. Cijena vremenskih oznaka je 40 μsec. Senzori na obe grede su postavljeni tako da je prvi senzor prve grede na istoj udaljenosti i približno istom radijusu kao i prvi senzor druge grede itd. Sa tačnošću od 10-5 možemo pretpostaviti da su oba snopovi su se aktivirali istovremeno.
Na sl. 31 prikazuje oscilograme rada elektronskog prekidača zajedno sa dva OK-8 osciloskopa. Kalibracija oznaka je obavljena istovremeno sa registracijom senzora.
Cijena vremenske oznake 320: 7 = 45,7 µsec.
Rezultati mjerenja su dati u sljedećoj tabeli.
Osnove 1 2 3 4 5 6
Mks 183 201 238 265 288 315
Rezultati obavljenog rada nam omogućavaju da tvrdimo da je pomoću razvijene metodologije moguće odrediti vrijednost Δ p iz izmjerene vrijednosti v c sa greškom pojedinačnog mjerenja koja ne prelazi 18%.
Kod kumulativnih ili višestrukih mjerenja, greška (procijenjena kao srednja kvadratna greška prosječnih vrijednosti pomoću formule (10)) može se smanjiti na 3-4%.
LITERATURA
1. Arley N. i Bukh K. R. Uvod u teoriju vjerovatnoće i matematičku statistiku. Izdavačka kuća strane književnosti, 1951.
2. Zavriev A S. Metodologija za indirektno mjerenje maksimalnog viška tlaka u fronti udarnog vala. ICP AS SSSR, 1951.
3. Karpenko L. S. Neki rezultati proučavanja parametara udarnih talasa. Naučno-tehnički zbornik br. 4 (29) Institut za istraživanje građanskog zakonika Vazduhoplovstva SA, 1949.
4. Krylov A. N. Predavanja o približnim proračunima. GTTI, 1950.
5. Nikitin G. A. Osnove opreme za mjerenje zvuka. Ed. Art. Akademija nazvana po Džeržinski, 1947.
6. Sadovsky M. A. Mehaničko djelovanje vazdušnih udarnih talasa prema podacima eksperimentalnih istraživanja. Zbornik “Fizika eksplozije”, br. 1, 1952.
7. Sokolik A. I. i Karasev V. M. Opis i pasoš osciloskopa OK-8. ICP AS SSSR, 1949.
8. Stoner, R. G. i Blickney, W. Slabljenje sfernih valova u zraku. Journal of Applied Physics, 19, jul 1948, 670-678.
Šok talas. Izvori formiranja udarnih talasa.
Šok talas je područje kompresije medija, koje se u obliku sfernog sloja širi nadzvučnom brzinom u svim smjerovima od izvora svog formiranja. Ovisno o mediju u kojem se udarni val širi (u zraku, vodi ili tlu), naziva se zračni udarni val, udarni val u vodi ili seizmički udarni val u tlu.
Postoje udarni talasi prirodnog i antropogenog porekla. TO prirodno valovi uključuju udarne valove uzrokovane vulkanskim erupcijama, potresima, uraganima, tornadom, padom meteorita itd. TO antropogena uključuju udarne valove koji nastaju kao posljedica eksplozija nuklearnih uređaja, kemijskih eksplozija, eksplozija u nuklearnim energetskim postrojenjima, eksplozija u naftnoj i petrohemijskoj industriji, eksplozija tvari tokom njihovog transporta u transportu, eksplozija mješavine plina i zraka ili mješavine zapaljivih tvari. tečnosti i gasovi sa vazduhom. U ovom trenutku, efekat udarnog talasa tokom eksplozije nuklearnih uređaja je široko proučavan. U ovom slučaju otkrivaju se svi aspekti štetnog djelovanja udarnog vala i promatraju se svi njegovi glavni parametri.
Udarni val je glavni štetni faktor kod eksplozija nuklearnih uređaja (nuklearne eksplozije). Najveći dio razaranja i oštećenja zgrada i objekata, opreme industrijskih objekata, kao i ozljeda ljudi, po pravilu, nastaje djelovanjem udarnog vala.
Uz udarne valove, u eksploziji nuklearnih uređaja postoje i drugi štetni faktori svjetlosna radijacija, prodorno zračenje, radioaktivna kontaminacija, elektromagnetski puls. Raspodjela energije između štetnih faktora zavisi od vrste eksplozije i uslova u kojima se dešava. At zemaljska i vazdušna eksplozija do 50% se troši na stvaranje viška pritiska udarnog talasa, oko 30% na svetlosno zračenje, do 15% na radioaktivnu kontaminaciju i oko 5% na prodorno zračenje.
Priroda širenja udarnog talasa u vazduhu, vodi i tlu. Osnovni parametri udarnog talasa.
Vazdušni udarni talas nastaje usled ogromne energije koja se oslobađa u zoni nuklearne reakcije, gde temperatura dostiže 10 000C, a pritisak 10 5 -10 6 Pa.
Vruće pare i gasovi se šire, stvarajući oštar udar na okolne slojeve vazduha, što rezultira sabijanjem ovih slojeva vazduha do visokog pritiska i velike gustine, kao i zagrevanjem do visokih temperatura. Kompresija i kretanje zraka događa se iz jednog sloja u drugi u svim smjerovima od mjesta eksplozije, stvarajući tako udarni val. Širenje vrućih plinova djeluje na malim udaljenostima od središta eksplozije. Na većim udaljenostima djeluje (uglavnom) zračni udarni val. Blizu centra eksplozije, brzina udarnog talasa znatno premašuje brzinu zvučnih talasa. Kako se udaljenost od centra eksplozije povećava, brzina udarnog vala brzo opada, a učinak samog udarnog vala brzo slabi. Na velikim udaljenostima obično se pretvara u zvučni val. Vazdušni udarni talas tokom eksplozija prosečne snage putuje približno 1000 m za 1,4 s, 2000 m za 4 s, 3000 m za 7 s i 5000 m za 12 s.
|
Grafikon prikazuje obrazac promjene pritiska tokom vremena u bilo kojoj fiksnoj tački u prostoru. Sa dolaskom unutra? U tački fronta udarnog talasa pritisak vazduha naglo raste, a takođe se naglo povećava gustina vazduha, temperatura i brzina spoljašnje sredine. Nakon što front udarnog vala prođe određenu točku u prostoru, pritisak u njemu se postepeno smanjuje i nakon određenog vremenskog perioda postaje jednak atmosferskom pritisku R 0 . Dobijeni sloj komprimovanog vazduha je(τ+ faza kompresije |
), u ovom vremenskom periodu udarni talas ima najveći destruktivni efekat. Kako se udaljavate od centra eksplozije, pritisak na fronti udarnog vala se smanjuje, a debljina kompresijskog sloja se vremenom povećava. τ- Ovo posljednje nastaje zbog privlačenja novih zračnih masa. Nadalje, pritisak postaje niži od atmosferskog, zrak se počinje kretati u smjeru suprotnom od širenja udarnog vala, odnosno prema središtu eksplozije. Ova zona niskog pritiska naziva se faza razrjeđivanja ( ). IN faza pražnjenja udarni val proizvodi mnogo manje razaranja nego u fazi kompresije, budući da je maksimalni negativni pritisak-ΔR
Zbog kočenja ovih vazdušnih masa pri susretu sa preprekom nastaje pritisak velike brzine. Glavni parametri udarnog talasa koji određuju njegovo štetno dejstvo su
višak pritiska na prednjoj strani ΔR F ,
brzinska glava ΔR sk ,
trajanje akcije T uv .
Nadpritisak na frontu udarnog talasa, ovo je razlika između maksimalnog pritiska na fronti udarnog talasa i normalnog atmosferskog pritiska ispred fronta.
ΔR F =P F -P 0
Mjerna jedinica za višak pritiska u sistemu Si je Pa. Vrijednost viška tlaka u bilo kojoj tački ovisi o udaljenosti do središta eksplozije, snazi i vrsti eksplozije.
Brzinska glava- to su dinamička opterećenja nastala strujanjem zraka u prednjem dijelu udarnog vala. Kao i višak tlaka, mjeri se u Pa. Brzina pritiska zavisi od gustine vazduha, brzine kretanja vazdušnih masa i povezana je sa viškom pritiska. Destruktivni efekat pritiska velike brzine utiče na područja sa viškom pritiska > 50 kPa.
Vrijeme djelovanja udarnog vala je vrijeme djelovanja viška tlaka. Zavisi uglavnom od viška tlaka i brzine zraka.
organski rastvarači - hemijska jedinjenja za otapanje čvrstih materija (smole, plastika, boje, itd.). U ovu grupu spadaju alkoholi, eteri, hlorisani ugljovodonici, ketoni, ugljovodonici itd.
Koncept udarnog talasa, njegove karakteristike
Brzo i nekontrolisano oslobađanje energije stvara eksplozija.
Oslobođena energija se manifestuje u obliku toplote, svetlosti, zvuka i mehaničkog udarnog talasa. Izvor eksplozijeČešće je to hemijska reakcija. Ali eksplozija može biti oslobađanje mehaničke i nuklearne energije (parni kotao, nuklearna eksplozija). Zapaljivi materijali, prašina, gas i para pomešani sa vazduhom (tvar koja podržava sagorevanje) mogu eksplodirati kada se zapale. U tehnološkim procesima nemoguće je potpuno eliminirati mogućnost nastanka eksplozivne situacije. Jedan od glavnih štetnih faktora eksplozije je udarni talas.
Šok talas- ovo je područje oštre kompresije medija, koja se u obliku sfernog sloja širi u svim smjerovima od mjesta eksplozije nadzvučnom brzinom.
Udarni val nastaje zbog energije oslobođene u zoni reakcije. Pare i gasovi koji nastaju prilikom eksplozije, šireći se, proizvode oštar udar na okolne slojeve vazduha, sabijaju ih na visoke pritiske i gustine i zagrevaju do visokih temperatura. Ovi slojevi zraka pokreću sljedeće slojeve. Tako dolazi do kompresije i kretanja zraka iz jednog sloja u drugi, formirajući udarni val. Vrijednost pritiska se mijenja tokom vremena u tački u prostoru kada udarni val prođe kroz nju. Sa dolaskom udarnog talasa u datu tačku, pritisak dostiže svoj maksimum Rf = Ro + ΔRf, gde je Ro atmosferski pritisak. Nastali slojevi komprimiranog zraka nazivaju se faza kompresije. Nakon što val prođe, tlak se smanjuje i postaje ispod atmosferskog. Ovo područje niskog pritiska naziva se faza razrjeđivanja.
Neposredno iza prednjeg dijela udarnog vala kreću se mase zraka. Zbog kočenja ovih vazdušnih masa pri susretu sa preprekom nastaje pritisak pritisak brzine vazdušni udarni talas.
Glavne karakteristike štetnog dejstva udarnog talasa su:
- Preterani pritisak na prednjoj strani udarni talas (Pf) je razlika između maksimalnog pritiska na frontu udarnog talasa i normalnog atmosferskog pritiska (Po), mereno u Paskalima (Pa). Višak tlaka na fronti udarnog vala izračunava se po formuli:
gdje je: ΔRf - višak tlaka, kPa;
qe - TNT ekvivalent eksplozije (qe = 0,5q, q - snaga eksplozije, kg);
R - udaljenost od centra eksplozije, m.
- Brzinski pritisak glave - ovo je dinamičko opterećenje stvoreno protokom zraka; Brzinski pritisak rijeke ovisi o brzini i gustini zraka.
gdje je V brzina čestica zraka iza fronta udarnog vala, m/s;
ρ - gustina vazduha, kg/m3.
-Trajanje faze kompresije, odnosno trajanje visokog pritiska.
τ = 0,001 q1/6 R1/2,
gdje je R u metrima, q u kilogramima, a τ u sekundama.
Udarni val u vodi razlikuje se od zračnog po tome što je na istim udaljenostima pritisak na prednjoj strani udarnog vala u vodi mnogo veći nego u zraku, a vrijeme djelovanja je kraće. Kompresijski valovi u tlu, za razliku od udarnog vala u zraku, karakteriziraju manje naglo povećanje tlaka na prednjoj strani vala i sporije slabljenje iza fronta.
Udarni val može uzrokovati traumatske ozljede osobe i uzrokovati njegovu smrt. Šteta može biti direktna ili indirektna. Direktna oštećenja nastaju djelovanjem viška tlaka i pritiska zraka velike brzine. Udarni val izlaže osobu jakoj kompresiji nekoliko sekundi. Brzinski pritisak može dovesti do kretanja tijela u prostoru. Indirektna ozljeda osobe može biti posljedica udara krhotina koje lete velikom brzinom.
Priroda i stepen povrede osobe zavisi od snage i vrste eksplozije, udaljenosti, kao i lokacije i položaja osobe. Izuzetno težak kontuzije i povrede nastaju kada je višak pritiska veći od 100 kPa (1 kgf/sq.cm): rupture unutrašnjih organa, prelomi gostiju, unutrašnja krvarenja itd. Pri viškom pritiska od 60 do 100 kPa (od 0,6 do 1 kgf/sq.cm) teške kontuzije i povrede: gubitak svijesti, prelomi kostiju, krvarenje iz nosa i ušiju, moguća oštećenja unutrašnjih organa. Umjereno lezije nastaju kada je višak pritiska 40-60 kPa (0,4-0,6 kgf/sq.cm): dislokacije, oštećenje sluha, itd. I blage lezije pri pritisku od 20-40 kPa (0,2-0,4 kgf/sq.cm). Udarni val ima mehanički učinak na zgrade i građevine i može uzrokovati njihovo uništenje. Zgrade sa metalnim okvirom dobijaju prosečno razaranje na 20-40 kPa i potpuno uništenje na 60-80 kPa, zgrade od cigle na 10-20 kPa i 30-40, drvene na 10 i 20 kPa.
Prilikom nuklearne eksplozije u atmosferi, otprilike 50% energije eksplozije troši se na stvaranje udarnog vala. U reakcionoj zoni pritisak doseže milijarde atmosfera (do 10 milijardi Pa). Vazdušni udarni val nuklearne eksplozije prosječne snage putuje 1000 m za 1,4 s, i 5000 m za 12 C. Višak tlaka na prednjoj strani udarnog vala je 100 kPa (1 kgf/sq.cm) na udaljenosti od 2,2 km od eksplozije, 5. 3 km 30 kPa (0,3 kgf/sq.cm).
Zaštitno uzemljenje
Postoje sledeće metode zaštite koje se koriste zasebno ili u kombinaciji jedna sa drugom: zaštitno uzemljenje, uzemljenje, zaštitno gašenje, električno razdvajanje mreža različitih napona, korišćenje niskog napona, izolacija delova pod naponom, izjednačavanje potencijala.
U električnim instalacijama (EI) napona do 1000 V sa izolovanim neutralnim elementom i u DC EI sa izolovanom srednjom tačkom, zaštitno uzemljenje se koristi u kombinaciji sa nadzorom izolacije ili zaštitnim isključenjem.
U ovim električnim instalacijama mreža napona do 1000 V, priključena na mrežu napona iznad 1000 V preko transformatora, zaštićena je od pojave visokog napona u ovoj mreži ako je izolacija između niskog i visokog napona namotaji su oštećeni probojnim osiguračem, koji se može ugraditi u svaku fazu na niskonaponskoj strani transformatora.
U električnim instalacijama napona do 1000 V sa čvrsto uzemljenom neutralnom ili uzemljenom srednjom tačkom, u elektranama DC se koristi uzemljenje ili zaštitno isključivanje. U ovim električnim instalacijama zabranjeno je uzemljenje kućišta električnih prijemnika bez uzemljenja.
Zaštitno isključivanje se koristi kao primarni ili dodatni način zaštite u slučajevima kada se korištenjem zaštitnog uzemljenja ili uzemljenja ne može osigurati sigurnost ili njihova upotreba uzrokuje poteškoće.
Ukoliko nije moguće koristiti zaštitno uzemljenje, uzemljenje ili zaštitno isključenje, dozvoljeno je servisiranje elektrane sa izolacionih platformi.
Struktura udarnog talasa
Širina udarnih talasa visokog intenziteta je reda srednjeg slobodnog puta molekula gasa (tačnije, ~10 srednjih slobodnih putanja, i ne može biti manja od 2 srednje slobodne putanje; ovaj rezultat je dobio Chapman početkom 1950-ih ). Pošto u makroskopskoj dinamici gasa srednji slobodni put treba smatrati jednakim nuli, čisto gasnodinamičke metode nisu pogodne za proučavanje unutrašnje strukture udarnih talasa visokog intenziteta.
Kinetička teorija se koristi za teorijsko proučavanje mikroskopske strukture udarnih valova. Problem strukture udarnog vala nije riješen analitički, već se koristi niz pojednostavljenih modela. Jedan takav model je Tamm-Motha-Smith model.
Brzina širenja udarnog talasa
Brzina širenja udarnog vala u mediju premašuje brzinu zvuka u tom mediju. Što je veći intenzitet udarnog talasa (odnos pritisaka ispred i iza fronta talasa), to je veći višak: (p udarni talas - p sp.medium)/p p sp.medium.
Na primjer, blizu središta nuklearne eksplozije, brzina širenja udarnog vala je mnogo puta veća od brzine zvuka. Kako se udarni val udaljava i slabi, njegova brzina brzo opada i na velikoj udaljenosti udarni val degenerira u zvučni (akustični) val, a brzina njegovog širenja približava se brzini zvuka u okolini. Udarni val u zraku tokom nuklearne eksplozije snage 20 kilotona prelazi sljedeće udaljenosti: 1000 m za 1,4 s, 2000 m - 4 s, 3000 m - 7 s, 5000 m - 12 s. Dakle, osoba koja vidi bljesak eksplozije ima vremena da se sakrije (nabora na terenu, jarke i sl.) i na taj način smanji štetne posljedice udarnog vala (osim, naravno, ako osoba oslijepi od bljeska ).
Udarni valovi u čvrstim tvarima (na primjer, uzrokovani nuklearnom ili konvencionalnom eksplozijom u stijeni, udarom meteorita ili kumulativnim mlazom) pri istim brzinama imaju znatno veće pritiske i temperature. Čvrsta tvar iza fronta udarnog vala ponaša se kao idealna kompresibilna tekućina, odnosno u njoj nema međumolekularnih i međuatomskih veza, a jačina tvari ne utječe na val. U slučaju zemaljske i podzemne nuklearne eksplozije, udarni val u zemlji ne može se smatrati štetnim faktorom, jer brzo blijedi; radijus njegovog širenja je mali i biće u potpunosti unutar veličine kratera od eksplozije, unutar kojeg je već postignuto potpuno uništenje trajnih podzemnih ciljeva.
Detonacija
Detonacija- ovo je način izgaranja u kojem se udarni val širi kroz supstancu, pokrećući kemijske reakcije sagorijevanja, koje zauzvrat podržavaju kretanje udarnog vala zbog topline koja se oslobađa u egzotermnim reakcijama. Kompleks koji se sastoji od udarnog vala i zone egzotermnih kemijskih reakcija iza njega širi se kroz supstancu nadzvučnom brzinom i naziva se detonacijski val. Front detonacionog vala je površina hidrodinamičkog normalnog diskontinuiteta.
Brzina širenja fronta detonacionog talasa u odnosu na prvobitnu stacionarnu supstancu naziva se brzina detonacije. Brzina detonacije zavisi samo od sastava i stanja detonirajuće supstance i može dostići nekoliko kilometara u sekundi kako u gasovima tako iu kondenzovanim sistemima (tečni ili čvrsti eksplozivi). Brzina detonacije znatno premašuje brzinu sporog sagorijevanja, koja je uvijek znatno manja od brzine zvuka u tvari i ne prelazi desetine centimetara u sekundi ili nekoliko metara u sekundi (pri sagorijevanju smjese vodika i kisika).
Mnoge supstance su sposobne i za sporo sagorevanje i za detonaciju. U takvim supstancama, da bi se detonacija proširila, mora biti pokrenuta vanjskim utjecajem (mehaničkim ili termičkim). Pod određenim uslovima, sporo sagorevanje može spontano da preraste u detonaciju.
Detonaciju, kao fizičku i hemijsku pojavu, ne treba poistovećivati sa eksplozijom.
Eksplozija je proces u kojem se u kratkom vremenu oslobađa velika količina energije u ograničenom volumenu i stvaraju se plinoviti produkti eksplozije koji mogu izvršiti značajan mehanički rad ili uzrokovati uništenje na mjestu eksplozije. Eksplozija se takođe može desiti tokom paljenja i brzog sagorevanja gasnih mešavina ili eksploziva u zatvorenom prostoru, iako se detonacioni talas ne stvara. Dakle, brzo (eksplozivno) sagorevanje baruta u cevi artiljerijske puške tokom procesa paljbe nije detonacija. Detonacija se naziva i detonacija koja se javlja kod motora sa unutrašnjim sagorevanjem tokom eksplozivnog sagorevanja goriva.
SHOCK WAVE ovo front oštre, gotovo trenutne promjene parametara medija koji se širi kroz medij: gustine, pritiska, temperature, brzine. Udarni talasi se takođe nazivaju jakim rupturama ili udarima. Uzroci udarnih valova u plinovima uključuju letove nadzvučnim brzinama (zvučni bum), velike brzine izlivanja kroz mlaznice, snažne eksplozije, električna pražnjenja, intenzivno sagorijevanje.Udarni talasi u vodi se nazivaju vodeni čekić. Na ovu pojavu morali smo se susresti prilikom izgradnje prvih vodovoda: u početku su ventili za vodu prebrzo zatvarali vodu. Nagli prestanak protoka vode uzrokovao je udarni val (hidraulični čekić) koji se širio kroz vodovodnu cijev i često uzrokovao pucanje cijevi. Žukovski je doveden da riješi ovaj problem u Rusiji i on je uspješno riješen (1899). Udarni talasi postoje i na površini vode: kada se otvore kapije otvora, kada se „blokira“ tok rijeke (borove šume).
Udarni talasi mogu nastati i od prvobitno kontinuiranih tokova. Svaki dovoljno intenzivan val kompresije stvara udarni val zbog činjenice da se u tim valovima stražnje čestice kreću brže od onih koje trče naprijed (nelinearno strmljenje prednjeg dijela vala).
Udarni talasi su deo detonacionih talasa, kondenzacionih talasa (poznati primer ovog fenomena su perjanice magle koje ostaju iza letelice kada leti kroz atmosferska područja sa visokom vlažnošću), a mogu nastati kada lasersko zračenje stupi u interakciju sa materijom (svetlošću). -detonacioni talasi). Snežna lavina se takođe može smatrati udarnim talasom.
U čvrstim tijelima, udarni valovi nastaju prilikom velikih sudara tijela, u astrofizičkim uvjetima i prilikom eksplozija zvijezda.
Jedan primjer udarnog vala je katastrofalno nagomilavanje stampeda dok se uspaničena gomila probija kroz uski prolaz. Srodni fenomen je zagušenje saobraćaja. Udarni talasi u gasovima otkriveni su sredinom 19. veka. u vezi s razvojem artiljerije, kada je povećana snaga artiljerijskih topova omogućila bacanje projektila nadzvučnom brzinom.
Za uvođenje koncepta udarnog talasa zaslužan je njemački naučnik Bernhard Riemann (1876).
Uslovi na frontu udarni talas . Prilikom prolaska kroz udarni val moraju biti zadovoljeni opći zakoni održanja mase, impulsa i energije. Odgovarajući uslovi na kontinuitetu talasne površine toka materije, protoka momenta i toka energije:,
, 
r gustina, u brzina, str pritisak, h
entalpija, sadržaj toplote) gasa. Indeks “0” označava parametre gasa ispred udarnog talasa, a indeks “1” iza njega. Ovi uslovi se nazivaju Rankineovi uslovi
Hugoniot, od prvih objavljenih radova u kojima su ovi uslovi formulisani smatraju se radovima britanskog inženjera Williama Rankinea (1870) i francuskog balističara Pjera Henrija Hugonija (1889). Rankine uslovi
Hugonioti omogućavaju da se dobije pritisak i gustina iza fronta udarnog talasa u zavisnosti od početnih podataka (intenzitet udarnog talasa i pritisak i gustina ispred njega):
,
h
entalpija gasa (funkcijar I str
). Ova zavisnost se naziva Hugoniot adijabatska ili udarna adijabatska (slika 1).
Analiza Hugoniotove adijabate pokazuje da se pritisak, temperatura i brzina gasa nakon prolaska kroz kompresijski udar neograničeno povećavaju sa povećanjem intenziteta udara. Istovremeno, gustina se povećava samo konačan broj puta, bez obzira na intenzitet skoka. Kvantitativno povećanje gustine zavisi od molekularnih svojstava medija za vazduh maksimalno povećanje je 6 puta. Kako se amplituda udarnog talasa smanjuje, on se degeneriše u slab (zvučni) signal.
Iz Rankineovih uslova Hugoniot takođe može dobiti jednačinu prave linije u ravni, str
Lako je zamisliti praktične slučajeve koji dovode do problema ove vrste, na primjer, puknuće dijafragme koja razdvaja plinove različitih pritisaka, itd. Rješenje ovog problema je relevantno za proračun rada udarne cijevi.
Šok cijev . Najjednostavnija udarna cijev se sastoji od komora visokog i niskog tlaka odvojenih dijafragmom (slika 2).
Nakon puknuća dijafragme, potiskivanje plina iz komore visokog tlaka juri u komoru niskog tlaka, formirajući kompresijski val, koji, brzo povećavajući svoju strminu, formira udarni val. Nakon udarnog vala, kontaktni diskontinuitet se kreće u komoru niskog pritiska. Istovremeno, talas razrjeđivanja širi se u komoru visokog pritiska. Na kraju su se pojavile prve udarne trube
19 c., od tada je razvoj tehnologije udarnih cijevi omogućio pretvaranje udarnih valova u neovisno istraživačko sredstvo. U udarnoj cijevi možete dobiti plin ravnomjerno zagrijan na 10 000° K i više. Takve sposobnosti se široko koriste u proučavanju mnogih hemijskih reakcija i različitih fizičkih procesa. U astrofizičkim istraživanjima glavni podaci su spektri zvijezda. Preciznost interpretacije ovih spektra određena je poređenjem sa spektrima dobijenim udarnim cijevima.Od kasnih 1920-ih, nadzvučna aerodinamika se počela razvijati. Prvi nadzvučni aerotunel u Sjedinjenim Državama (u Nacionalnom savjetodavnom odboru za aeronautiku,
NACA ) nastao je 1927., u SSSR-u 1931. godine 1933. (u Centralnom aerohidrodinamičkom institutu), ovo je otvorilo nove mogućnosti za eksperimentalno proučavanje udarnih talasa. Nadzvučno strujanje se kvalitativno razlikuje od podzvučnog, prvenstveno u prisustvu udarnih talasa. Pojava udarnih valova dovodi do značajnog povećanja otpora pokretnih tijela (toliko značajnog da je nastao pojam "talasna kriza"), kao i do promjene toplinskih opterećenja koja djeluju na ta tijela. U blizini udarnih talasa, ova opterećenja su veoma velika i, ako se ne preduzmu odgovarajuće zaštitne mere, telo aviona može izgoreti i biti uništeno. Kritično pitanje u aerodinamici sprečavanje udaranja (pojava nestacionarnih udarnih talasa u blizini površine aviona). Prilikom udaranja, djelovanje dinamičkih i toplinskih opterećenja postaje promjenjivo u vremenu i mjestu primjene, te je mnogo teže izdržati takva opterećenja.Kosi i ravni udarni talasi. U polju strujanja, udarni val može biti okomit na neometano strujanje (direktni udarni val) ili stvarati određeni ugao s neporemećenim strujanjem (kosi udarni val). Direktni udarni valovi se obično stvaraju u posebnim eksperimentalnim uređajima šok cijevi. Kosi udarni talasi nastaju, na primjer, tokom nadzvučnog strujanja oko tijela, prilikom izlivanja plina iz nadzvučnih mlaznica itd.Postoji još jedna klasifikacija udarnih talasa. Talasi uz čvrstu površinu nazivaju se vezani valovi koji nemaju dodirnih tačaka
otišao. Odstupni udarni talasi nastaju tokom nadzvučnog strujanja oko tupih tela (na primer, sfera), vezani talasi se javljaju u slučaju šiljatih tela (klin, konus); Takvi valovi ne usporavaju toliko tok koliko ga naglo okreću, tako da čak i iza udarnog vala tok ostaje nadzvučan.U brojnim slučajevima, plinsko-dinamička teorija dozvoljava oba slučaja strujanja iza prednje strane spojenog vala: nadzvučni (u ovom slučaju udarni val se naziva slabim) i podzvučni tok (jaki udarni val).
Eksperimentalno se promatraju samo takvi udarni valovi.
Regularna i Mahova refleksija talasa. Ovisno o kutu upada udarnog vala na prepreku, val se može reflektirati direktno na površinu prepreke ili na određenoj udaljenosti od nje. U drugom slučaju, refleksija se naziva trovalnom, jer u ovom slučaju nastaje treći udarni val koji povezuje upadne i reflektirane valove s površinom prepreke.Prvi put koju je zabilježio austrijski naučnik Ernst Mach 1878. godine, trotalasna refleksija je također nazvana Mahovom refleksijom, kako bi se razlikovala od dvoprednje (ili regularne) refleksije.
Eksperiment koji je izveo Mach, a koji je omogućio detekciju trotalasnog načina refleksije, bio je sljedeći (slika 5): u dvije tačke koje se nalaze na određenoj udaljenosti jedna od druge, dvije iskre istovremeno su bljesnule, stvarajući dva sferna udarna talasa .
Šireći se preko površine pocrnjele od čađi, ovi talasi su ostavili jasan trag svojih presečnih tačaka, počevši od sredine između inicijalizacionih tačaka talasa, a zatim idu duž srednje okomice segmenta koji povezuje ove tačke inicijalizacije. Zatim je segment na krajevima podijeljen u dvije simetrično divergentne linije. Rezultirajuća slika odgovara činjenici da se u ranoj fazi interakcije udarni valovi reflektiraju jedan od drugog kao da se refleksija odvija u pravilnom modu od zamišljene ravni koja se nalazi
u sredini između tačaka inicijalizacije talasa. Tada se formira Mahov šok koji povezuje odgovarajuće tačke krivih prikazanih na Sl. 3 . Budući da su na pocrnjeloj površini ostale samo trajektorije tačaka presjeka valova, Mach je pokazao impresivan uvid u dešifriranju značenja nastalih tragova.
Tendencija čak i slabih kompresijskih valova da se lome dovodi do činjenice da se zvučni valovi pretvaraju u slabe udare i da se više ne šire brzinom zvuka, brzina slabog udara jednaka je polovini zbroja brzina zvuka u mediju prije i nakon šoka. To je teškoća eksperimentalnog određivanja tačne brzine zvuka. Teorija daje sledeće rezultate: u vazduhu (u normalnim uslovima) 332 m/s, u vodi (na 15
°C) 1490 m/s. Mahov broj . Odnos brzine protoka i brzine zvuka važna je karakteristika protoka i naziva se Mahov broj:, u brzina gasa, a brzina zvuka. U nadzvučnom strujanju Mahov broj je veći od jedan, u podzvučnom je manji od jedan, a kod protoka pri brzini zvuka jednak je jedan.Naziv "Mahov broj" predložio je švajcarski naučnik Jacob Ackeret kao priznanje zaslugama E. Macha u oblasti istraživanja nadzvučnih strujanja.
Mahov ugao . Za izvor slabih smetnji koji teče oko nadzvučnog toka, uočen je zanimljiv fenomen: jasno definisane granice polja poremećaja Mahove linije (slika 6). U ovom slučaju, sinus ugla kojeg formira Mahova linija i smjer glavnog toka je recipročan Mahov broj:.
Landau L.D., Lifshits E.M.Hidrodinamika . M., „Nauka“, 1986