Взрыв воды. Технологические взрывы в металлургическом производстве

Вода сгорает и взрывается. Взрыв воды


Подводный ядерный взрыв - это... Что такое Подводный ядерный взрыв?

Выход парового пузыря через 10—15 сек после взрыва Вигвам 30 кт на глубине 610 м

Подводный ядерный взрыв — ядерный взрыв в воде на некоторой глубине. Такие взрывы применяются для поражения подводных и надводных целей, гидротехнических сооружений и других объектов.[1][неавторитетный источник? 159 дней]

Классификация

Приведённая высота (глубина) заряда в метрах на тонны тротилового эквивалента в кубическом корне (в скобках пример для взрыва мощностью 1 мегатонна)[лит 1]

146, 232, 247, 457, 454, 458, 522, 652, 751)">(C. 146 и др.)[уточните ссылку], [лит 2](С. 26):
  1. На малой глубине: менее 0,3 м/т1/3 — вода испаряется до поверхности и столб воды (взрывной султан) не образуется, 90 % радиоактивных загрязнений уходит с облаком, 10 % остаётся в воде (менее 30 м)
  2. C образованием взрывного султана и облака султана: 0,25—2,2 м/т1/3 (25—220 м)
  3. Глубоководный: глубже 2,5 м/т1/3 — когда образующийся пузырь выходит на поверхность с образованем султана, но без облака, 90 % радиоактивных продуктов остаётся в воде в районе взрыва и не более 10 % выходит с брызгами базисной волны (глубже 250 м).

Возможны также переходные случаи между подводным и наземным ядерным взрывом, при которых образуется подводная донная воронка и происходит выброс воды и грунта:

  • при подводном придонном взрыве[лит 3](С. 308), причём если взрыв в неглубоком водоёме и на расстоянии от дна до 0,1—0,2 м/т1/3 (до 10—20 м), то грунт из подводной воронки попадает в облако взрыва и служит источником заражения
  • при надводном взрыве в неглубоком водоёме
  • при наземном взрыве на небольшом острове, когда остров полностью уничтожается и на его месте остаётся водная гладь и подводная воронка, то есть наземный взрыв фактически становится надводным (Кастль Браво (англ.)русск. и Иви Майк).

Особенности проявлений взрыва

При подводном взрыве тепловая волна уходит от заряда не далее нескольких метров (до 0,032 м/т1/3 или 3,2 м для 1 Мт)[лит 1](С. 747). На этом расстоянии образуется подводная ударная волна. Первоначально фронт ударной волны одновременно является и границей пузыря, но через несколько метров расширения она перестаёт испарять воду и от пузыря отрывается.

Световое излучение при подводном взрыве не имеет никакого значения и может быть даже не замечено — вода хорошо поглощает свет и тепло.

Подводная ударная волна

Подводная ударная волна является очень эффективным поражающим фактором для военных плавсредств (корабли и особенно подводные лодки), поскольку водная среда почти без потерь проводит колебания и ударная волна сохраняет разрушительную энергию на больших расстояниях. Радиус разрушений прочных надводных кораблей у низкого воздушного и неглубокого подводного взрыва примерно одинаков, но подводные лодки в погружённом состоянии уязвимы только для подводного взрыва. Выход ударной волны на поверхность сопровождается несколькими явлениями.

  • Взрыв Dominic Swordfish

  • Купол и «гладь»

  • Ядерный взыв подводный США.jpg
  • «Белая вспышка» вокруг купола

  • Dominic Swordfish поверхность воды до взрыва.JPG
  • Dominic Swordfish выход уд. волны и брызги.JPG
  • Dominic Swordfish появляется купол брызг.jpg
  • Купол брызг высотой до 270 м при взрыве Hardtack Wahoo

В районе эпицентра из-за отражения волны от границы вода-воздух разогнавшийся отражённой волной поверхностный слой толщиной до нескольких десятков см отрывается с явлением кавитации и образует купол из брызг.

Дальше района эпицентра ударная волна проявляет себя в виде тёмного круга на поверхности, называемого «слик» (slick) или «гладь» — явление разглаживания мелких волн и ряби ударной волной. После прохода ударной волны в подводной толще можно видеть ещё одно проявление кавитации из-за растяжения воды и появления множества пузырьков в виде светлого кольцеобразного облака и отдельных кратковременных всполохов вокруг, называемое «белая вспышка» и «треск»; явление сродни появлению купола в эпицентре, но здесь вода не подбрасывается, а сдвигается в стороны.

Пузырь

Оставшийся под водой парогазовый пузырь продолжает расширение, в зависимости от глубины судьба его может быть различной.

Если глубина взрыва велика (сотни метров), а мощность относительно мала (десятки килотонн), то пузырь не успевает расшириться до поверхности и начинает схлопывание. Сжатие объясняется тем, что последняя стадия расширения идёт не от внутреннего давления, а по инерции и давление внутри пузыря становится меньше давления окружающей воды. Сжатие снизу идёт быстрее из-за более высокого там давления: внутрь пузыря устремляется сходящийся конусом поток воды (кумулятивный эффект). Поток налетает на верхнюю стенку, образует внутри пузыря водяной столб и сферический пузырь обращается во вращающееся кольцо (наподобие торообразного облака воздушного взрыва). В сжатом состоянии пузырь имеет небольшое лобовое сопротивление и быстро всплывает.

Последняя стадия сжатия также происходит по инерции и давление в пузыре становится намного больше окружающего: кольцеобразный пузырь сжимается до предела и скачком начинает обратное расширение. Скачок между сжатием и расширением настолько короток, что напоминет второй взрыв и вызывает повторный гидравлический удар. Парогазовое кольцо из-за обтекания водой приобретает почкообразную форму, при максимальном расширении всплытие почти прекращается. Таких колебаний в бесконечной идеальной несжимаемой жидкости могло бы быть бесконечно много, но в реальности наблюдается около десяти, а чаще всего, если размер пузыря не намного меньше глубины, не более трёх—четырёх пульсаций. Во время сжатий вихреобразная парогазовая масса разбивается на отдельные пузыри.

При каждой пульсации пузырь теряет энергию, которая расходуется в основном на гидравлические удары. При первом расширении в пузыре остаётся 41 % (остальное уходит с ударной волной и тепловыми потерями), при втором 20 %, при третьем только 7 % энергии взрыва. Из всех гидравлических ударов главное значение имеет первая ударная волна, так как следующий удар имеет импульс давления в 5—6 раз слабее, третий в 15—18 раз меньше[лит 5](С. 68, 157). Повторные удары могут наносить решающее разрушение только в том случае, если всплывающий пузырь во время скачка окажется рядом с целью (напр. подводной лодкой)[лит 6](С. 155).

Явления при выходе пузыря на поверхность зависят от того, на какой стадии это происходит. Если маломощный взрыв был очень глубоко, то кольцеобразный вихрь окончательно распадается, скопление пузырьков всплывает долго, теряет по пути энергию и на поверхности появляется только гора пены. Однако при достаточно мощном взрыве (несколько килотонн и более) и не слишком большой глубине (до сотен метров) в воздух поверх купола выбрасывается весьма эффектное явление — взрывной султан, фонтан или водяной столб (последее название не всегда применимо).

Султан

Султан состоит из нескольких последовательных выбросов воды, которые выдувает выходящий на поверхность пузырь, причём первые центральные выбросы самые быстрые, а последующие окраинные всё более медленные из-за падения давления в пузыре.

Форма и размеры султана могут быть различными. Если пузырь выходит на поверхность во время первого, второго и т. д. максимального расширения, то султан получается размашистым и округлым, но от пульсации к пульсации он может быть только меньше. Если пузырь прорывается в момент сжатия и быстрого всплытия, то выстреливаемый большим давлением поток образует высокий и узкий столб. [лит 7](С. 16, 315, 445)

Особый случай представляет выход пузыря во время первого ускоренного расширения, когда газы неглубокого взрыва ещё не остыли. Немедленно после взрыва появляется очень высокий и относительно узкий султан, похожий на кубок. Светящиеся газы прорываются сквозь него, создают достаточно мощную воздушную ударную волну и образуют капустообразное облако (облако султана).

В эпицентре султан может быть поражающим фактором и наносить кораблю разрушения, сравнимые с подводной ударной волной[лит 8](С. 210); при неглубоком ядерном взрыве потоки воды ломают и разносят судно на мелкие части.

  • Султан с облаком высотой 2—3 км: взрыв Бэйкер 23 кт на глубине 27 м (1 м/т1/3)

  • Фонтан первого расширения, но уже без облака: Hardtack Зонтик 8 кт на глубине 46 м (2,3 м/т1/3)

  • Султан при максим. расширении пузыря Dominic Swordfish <20 кт на глубине 198 м (7,4 м/т1/3)

  • Идентичный султан высотой 520 м взрыва Hardtack Wahoo 9 кт на глубине 150 м (7,2 м/т1/3)

  • Узкий и высокий столб во время сжатия пузыря (обычный мощный взрыв)

  • Султан высотой 440 м взрыва Wigwam 30 кт на глубине 610 м после 3-х пульсаций (19,6 м/т1/3)

  • Султаны взрыва 100 кт на глубинах от 100 до 500 м (2,2, 4,3, 6,5, 8,6, 10,8 м/т1/3)[лит 1](С. 785)

  • Hardtack Umbrella начало обрушения султана.jpg

Обратное падение водяного столба вряд ли утопит оказавшийся рядом корабль, поскольку оно больше напоминает обильный душ или своеобразный мелкий ливень, чем монолитный водопад. Султан хоть и выглядит внушительно и массивно, его стенки состоят из летящей мелкокапельной взвеси (вроде водяной пыли из пульверизатора) и имеют среднюю плотность 60—80 кг/м³[лит 1](С. 783). Тем не менее эта капельная взвесь спускается очень быстро: со скоростью 10—25 м/с[лит 6](С. 104) — гораздо быстрее падения отдельной мелкой капли (явление быстрого осаждения скопления аэрозольных частиц, когда плотное скопление падает вместе со вмещающим его воздухом как единое целое). Значительная часть брызг не могут сразу вернуться в море: у самого основания султана из падающих брызг накапливается кольцо из капель и тумана, называемое базисной волной.

Базисная волна

Туманно-капельная волна в форме лепёшки высотой до нескольких сотен метров обладает хорошей текучестью и от первоначального импульса движется достаточно быстро во все стороны от эпицентра. Через 2—3 минуты она отрывается от поверхности и становится облаком, поведение которого целиком определяется погодой и ветром, а через 5—10 минут, пройдя несколько километров, она практически исчезает.

Базисная волна является продолжением султана и изначально представляет собой плотную турбулентную воздушно-капельную смесь. Прямая физическая опасность для человека в ней есть, но она не настолько велика, как может показаться в эффектных документальных фильмах испытаний: как во время мокрого ветра c бурунами, некоторое время будет трудно дышать и ориентироваться, может сбить с ног и сбросить с палубы. Но так как это ядерный взрыв, базисная волна может иметь изрядную радиоактивность.

Интенсивность излучения воздушно-капельного потока наиболее велика при неглубоких ядерных взрывах, когда в султан вбрасываются свежие продукты детонации и в базисной волне остаётся около 10 % осколков деления[лит 9]: до 0,3—1 Гр/с или до 30—100 рентген в секунду сразу после взрыва[лит 3](С. 458)[лит 1](С. 810). С увеличением глубины выход радиоактивности падает из-за вымывания остатков заряда из пузыря при его пульсациях, минимальным он будет при выбросе султана во время сжатия парогазового объёма. Радиационное воздействие базисной волны имеет две особенности:

  • стремительный набор дозы в считанные минуты с приходом воздушно-капельного потока;
  • быстрое падение излучения из-за разрежения взвеси, выпадения осадков и распада радионуклидов, в связи с чем от базисной волны необходимо защищаться только в течение первых минут после взрыва, например закрыться в герметичной каюте, пока не развеется облако[лит 6](С. 247).

Гравитационные волны

Расширение пузыря подводного взрыва вызывает волны поверхности воды, похожие на цунами. Для корабля они опасны только в непосредственной близости от эпицентра, где и без них достаточно факторов для затопления судна и убийства команды. А вот людям на побережье эти волны могут угрожать на таких расстояниях, где ударная волна вызвала бы только дребезжание стёкол (см. пример).

Примеры эффектов при взрыве на различных расстояниях

Неглубокий подводный взрыв — один из самых эффектных видов ядерного взрыва, к тому же случайный наблюдатель может увидеть взрывные эффекты в непосредственной близости с расстояния в несколько километров, не потеряв при этом зрение и не сильно пострадав от ударной волны. Смертельно опасные явления достигнут его только через несколько минут в виде радиоактивного тумана с дождём и волн типа цунами.

Посмотрим на действие подводного взрыва 100 кт на глубине около 50 м. Он соответствует приведённой глубине 1 м/т1/3, для которой есть достаточно информации: взрыв Бэйкер 23 кт на глубине 27 м (Операция «Перекрёстки», США) и испытание торпеды Т-5 3,5 кт на глубине 12 м (полигон на Новой Земле, СССР). Подобным образом будут выглядеть взрывы 1 кт на глубине 10 м, 1 Мт на глубине 100 м, 100 Мт на глубине около 500 м и т. д., отличаясь размерами последствий.

Время

[# 1]

Рассто- яние в воде[# 2] Ударная волна в воде[# 3] Рассто- яние в воздухе[# 4] Ударная волна в воздухе[# 5] Примечания
Действие подводного взрыва 100 килотонн на глубине ~50 м в водоёме глубиной ~100 м
0 с 0 м Crossroads Baker Саратога и Арканзас перед взрывом.JPG Бомба падает в воду, погружается на глубину (торпеда выходит в заданную точку), взрыв, выход излучения.
10−7−10−6 с 0 м n·107 МПаn·106 K Crossroads Baker свет тепловой волны.JPG Рентгеновское излучение формирует тепловую волну, испаряющую воду вокруг заряда; яркостная температура тепловой волны ~1000 K[лит 10](С. 199), снаружи свечение похоже на свет через матовое стекло[лит 6](С. 40)
3·10-6 с 1,5 м ~107 МПа Появляется ударная волна в воде, при взрыве 100 кт на глубине 50 м до расстояния 190 м[лит 1](С. 747, 761) она будет распространяться по законам взрыва в безграничной жидкости[лит 10](С. 199, 200),[лит 4](С. 35).
0,0005с 12 м 17 000 МПа Радиус полного испарения воды ударной волной[лит 1](С. 747)[лит 10](С. 201). Тепловая волна угасает.
18 м 5500 МПа1350 м/с Пузырь подводного взрыва.JPG Crossroads Baker тепловая волна угасает.JPG Эффективный радиус испарения воды ударной волной[лит 10](С. 200, 201). При переходе через критическую для воды температуру 272 °С (давление 7000 МПа) граница растущего пузыря искривляется[лит 11](С. 256).
до 28 м Crossroads Baker лагуна и огненный пузырь.JPG Радиус частичного испарения воды ударной волной[лит 10](С. 200). Ударная волна уходит от границ пузыря, на неё уходит около 50 % энергии взрыва[лит 6](С. 87), остальные 50 % несёт в себе расширяющийся пузырь.
0,01 с 50 м 1000 МПа450 м/с Dominic Swordfish выход ударной волны.JPG Подводная ударная волна достигает поверхности. Граница пузыря в 20 м от поверхности и от дна[лит 8](С. 210). Пузырь не всплывает, а во все стороны расширяется со скоростью ~1 км/с[лит 11](С. 257).
70 м 700 МПа360 м/с Dominic Swordfish купол брызг.JPG Ударная волна бьёт изнутри по зеркалу воды: разогнавшийся отражённой волной поверхностный слой толщиной до 0,3 м в эпицентре отрывается и образует купол из брызг с начальной скоростью центра купола ~760 м/с, почти в 2 раза выше скорости воды в уд. волне[лит 12](С. 65), у поверхности появляется преломлённая воздушная ударная волна[лит 6](С. 41, 97)[лит 1](С. 750, 782, 783),[лит 8](С. 61).
0,03 с 100 м 350 МПа220 м/с Crossroads Baker султан 01.JPG Crossroads Baker купол и султан 01.JPG Вслед за подводной ударной волной на поверхность выходит горб воды, выталкиваемой пузырём: купол переходит в так называемый взрывной султан, состоящий из последовательных кольцеобразных выбросов воды в виде струй и всё более мельчающих брызг. Тем временем снизу волна отражается от дна и устремляется обратно к пузырю.
150 м 200 МПа120 м/с Crossroads Baker султан 02.JPG Crossroads Baker купол и султан 02.JPG Султан изначально движется со сверхзвуковой скоростью 300—500 м/с[лит 11](С. 257) и своим толчком создаёт вторую воздушную ударную волну[лит 1](С. 750, 783). Пузырь с подходом к поверхности выталкивает новые порции глубинных вод. Корабль в эпицентре под действием ударной волны и выброса воды разрушается на мелкие части и разбрасывается в радиусе несколько км.
~0,1 с 200 м 150 МПа100 м/с Crossroads Baker султан 03.JPG Crossroads Baker купол и султан 03.JPG Crossroads Baker - 4 ms after ignition.jpg Горячие продукты взрыва прорываются через верхнюю часть султана в атмосферу, короткое время светясь и образуя облако. Поверхность начинает оказывать ослабляющее действие на подводную ударную волну[лит 1](С. 761) и нужны данные для случая взрыва на приведённой глубине 1 м/т1/3[лит 13](С. 228, 230).
390 м 70 МПа50 м/с Crossroads Baker султан 04.JPG Crossroads Baker купол и султан 04.JPG Фронт ударной волны на поверхности практически догнал фронт на глубине 50 м и далее с небольшой погрешностью его можно рассматривать как единый на всех глубинах в данном радиусе. Радиус разрушения бетонных арочных плотин и плотин из земли или камня в наброс при подводном взрыве 100 кт со стороны верхнего бьефа[лит 14](С. 96).
500 м 40 МПа26 м/с Crossroads Baker султан 05.JPG Crossroads Baker купол, султан и появляется воздушгая волна.JPG С выходом продуктов взрыва свечение их под водой и в облаке быстро исчезает. Прорыв продуктов активирует третью воздушную ударную волну[лит 1](С. 748, 750). Три волны вначале движутся в нескольких десятках м друг за другом, но затем первые две поглощаются самой сильной и быстрой третьей.
580 м 30 МПа20 м/с Радиус разрушения бетонной гравитационной плотины при подводном взрыве 100 кт со стороны верхнего бьефа[лит 14](С. 96).
21 МПа13 м/с Crossroads Baker султан и облако 02.JPG Crossroads Baker султан и ударная волна 02.JPG Потопление всех типов кораблей (21—28 МПа)[лит 13](С. 214). При отсутствии поверхности и дна пузырь мог бы за 15 сек вырасти до 740 м в диаметре[лит 1](С. 780), но с прорывом наружу давление парогазовой смеси в нём быстро падает и рост пузыря замедляется, он переходит в U-образную воронку, движущуюся по дну; грунт со дна увлекается потоком воды и затем выбрасывается с брызгами султана в воздух.
830 м 17 МПа Crossroads Arkansas Toss.jpg ICrossroads Baker султан и ударная волна 01.JPG Из-за быстрого смещения корпуса корабля ударной волной двигатель получает тяжёлые повреждения (17,2 МПа)[лит 13](С. 214). Для сравнения: при воздушном взрыве 100 кт в радиусе 900 м давление воздушной ударной волны менее 0,1 МПа[лит 3](С. 278).
0,5 с 950 м 14 МПа 400 м 0,15 МПа Потопление подводных лодок и некоторых кораблей, все корабли неисправимо повреждены и обездвижены, двигатели их получают средние повреждения (от 14 МПа)[лит 13](С. 214)[лит 6](С. 156).
1200 м 10 МПа Crossroads Baker султан и облако 03.JPG Crossroads Baker султан и ударная волна 03.JPG Энергия ударной волны при таком соотношении мощности и глубины взрыва (~1 м/т1/3) соответствует воздушному взрыву в 5 раз меньшей мощности (20 кт)[лит 6](С. 157).
1500 м 7 МПа Crossroads Baker султан и облако 04.JPG Crossroads Baker купол и султан 05.JPG Crossroads Baker сверху ударная волна.jpg Бо́льшая часть кораблей не способна к перемещению, лёгкие повреждения двигателей (от 7 МПа)[лит 13](С. 214). Обратите внимание на корабль на белом диске из пены, образованном воздушной ударной волной и см. конец первой части.
Crossroads Baker султан, облако и облако Вильсона.JPG750 м Crossroads Baker купол, султан, облако Вильсона.JPG0,07 МПа Crossroads Baker белая вспышка.JPG В это время после пробега подводной ударной волны и перед приходом воздушной волны в воде можно увидеть «белую вспышку». Cерьёзные повреждения или потопления кораблей воздушной ударной волной (0,07—0,082 МПа)[лит 13](С. 181). Сильное разрушение портовых сооружений (0,07 МПа)[лит 6](С. 157).
2250 м 3,5 МПа Crossroads Baker султан и облако 05.JPG Crossroads Baker облако Вильсона накрывает Арканзас.JPG Султан принимает столбообразную форму. При высокой влажности атмосферы за фронтом воздушной ударной волны появляется шарообразное конденсационное облако Вильсона. Корабли: повреждение лёгкого внутреннего оборудования (водн. 3,5 МПа)[лит 13](С. 214).
2 с 3500 м 1,5 МПа Crossroads Baker конденсатный шар.jpg

1280 м

Crossroads baker explosion.jpg 0,04 МПа Ядерный подводный взрыв 100 кт 2 сек схема.jpg Султан достигает высоты свыше 1500 м, продолжая расширение[лит 3](С. 95, 302, 304). Пузырь, перешедший в воронку, выбрасывает последние нижние брызги султана и выталкивает воду, борта воронки становятся огромной волной высотой около 100 м. Умеренные повреждения кораблей (возд. 0,04 МПа)[лит 13](С. 214).
3÷4 с 5 км 1 МПа 1,9 км 0,028 МПа Operation Crossroads explosion 1.jpg Первая волна одиночного длинного типа кольцом движется от эпицентра, воронка диаметром около полукилометра снизу заполняется водой. Конденсационное облако быстро расширяется. Мелкие повреждения палубных построек (возд. 0,028 МПа)[лит 13](С. 214). Водная ударная волна уже не разрушает технику, но может погубить пловцов.
3,7 км 0,014 МПа Значительные разрушения портовых сооружений, складов (0,014 МПа)[лит 6](С. 157). В дальнейшем на первый план выходят поднятые в воздух радиоактивные брызги и волны поверхности воды.
5 км 0,01 МПа Baker nucelar test at Bikini atoll 1946.jpg Выросшее облако Вильсона выглядит впечатляюще и чрезвычайно преувеличивает размеры гриба, но как поражающий фактор носит скорее психологический эффект. Если в радиусе 300—400 м на пути выхода последних брызг стоял большой и тяжёлый корабль, то султан будет иметь зияющий тёмный провал (см. рис.). Корабль же с брызгами не взлетит, а только подбросится водой, и затем провалится в воронку и затонет, разбитый ударной волной.
Время

[# 1]

Радиус волны воды[# 6] Высота волны воды[# 7] Радиус базисной волны[# 8] Виды и схемы[# 9] Примечания
10—12 с Crossroads Baker рассеивание облака Вильсона.jpg Atombombentest Crossroads-Baker.jpg Султан достигает высоты ~3 км, диаметра 1 км с толщиной стенок 150 м и начинает обрушение. Воздушно-капельная масса султана не столько падает в море, сколько растекается в стороны, появляется базисная волна (не путать с волнами воды на поверхности). Радиоактивная туманная волна с примесью ила со дна моря начинает рост и расширение[лит 3](С. 96).
12 с 550 м 54 м 800 м Crossroads Baker султан обрушается.JPGЯдерный подводный взрыв 12 сек схема.jpg Crossroads Baker Base Surge.jpg Наружные части султана в виде остроносых струйных скоплений брызг лавинообразно спускаются. Базисная волна ширится и движется со скоростью 220 км/ч[лит 3](С. 96), вращаясь в противоположную сторону. Волна поверхности воды в это время не видна. Воронка заполнилась, но вода по инерции продолжает движение и в эпицентре растёт водяной холм.
20 с 600—800 м 32 м 1 км1 Гр/с Crossroads Baker ширится базисная волна.jpgЯдерный подводный взрыв 100 кт 20 сек схема.jpgCrossroads Baker султан обрушился, базисная волна в виде облака.jpg Из верхнего облака массово выпадают крупные капли воды со скоростью 15 м/с. С уходом наружных брызг султан утоньшается до диаметра 610 м и теперь представляет собой одну туманную видимость, а базисная волна ещё больше наращивает объём, достигает высоты 300 м и движется всё больше по ветру со скоростью 165 км/ч[лит 3](С. 97). Водяной холм в эпицентре опадает: появляется следующая кольцевая волна и впадина. Впадина заполняется и так далее, каждая новая волна имеет всё меньшую высоту.
1 мин. 1,9 км 13 м 2,5 км0,05 Гр/с Ядерный подводный взрыв схема 1 мин.jpg Crossroads Baker базисная волна.JPG Кольцо базисной волны высотой 400 м отделилось от столба и окончательно идёт по ветру со скоростью 80 км/ч. Радиоактивность базисной волны быстро падает из-за разрежения, выпадения осадков и распада радионуклидов[лит 3](С. 98).
2,5 мин. 3 км 5,5 м ~4 км0,01 Гр/с Ядерный подводный взрыв 100 кт 2,5 мин.jpg Базисная волна отрывается от поверхности воды и представляет собой низкое изливающее осадки облако высотой 600 м, движущееся со скоростью 33 км/ч. Радиоактивность базисной волны в 20 раз ниже уровня 1-й минуты. Облако султана сливается с остатками обесформившегося столба и также сбрасывает дождь[лит 3](С. 98). Суммарная доза радиации в радиусе 4 км до 10 Гр (100 % смерть), 90 % дозы создаётся в первые полчаса[лит 6](С. 246).
4,8 км 4,1 м Максимальная высота волны от впадины до гребня при взрыве 100 кт на средней глубине в водоёме с одинаковой глубиной 120 м[лит 3](С. 306). Облако султана развеивается ветром.
5 мин 6,4 км 3 м св. 5 км0,001 Гр/с Crossroads Baker базисная волна рассеивается.jpg [лит 3](С. 306). Через 5 мин. облако базисной волны начинает рассеиваться (капельная взвесь высыхает), но продукты взрыва ещё некоторое время остаются в воздухе[лит 3](С. 99) и невидимое радиоактивное облако может быть замечено только приборами, суммарная доза на расстояниях до 5—10 км 1—4 Гр[лит 6](С. 246).
11 км 2 м [лит 3](С. 306). На образование волн ушло 0,3—0,4 % энергии взрыва, из них больше половины на первую волну[лит 6](С. 102).
15 км 1,5 м [лит 3](С. 306).
24 км 1 м Crossroads Baker волны на берегу в 17,6 км от эпицентра.JPG [лит 3](С. 306). С выходом к берегу волна может увеличить высоту в несколько раз, например при глубине мелководья 2 м высота волны 3 м[# 9][лит 6](С. 102).
25 мин 50 км 0,5 м [лит 3](С. 306).
Время[# 1] Радиус волны[# 6] Высота волны[# 7] Радиус облака[# 8] Виды и схемы[# 9] Примечания
Примечания
  1. ↑ 1 2 3 Время от начала взрыва бомбы.
  2. ↑ Расстояние от эпицентра до фронта ударной волны в воде.
  3. ↑ Прирост давления в ударной волне в воде для взрыва 100 кт на средней глубине в водоёме общей глубиной ~90 м; скорость воды в ударной волне (не путать со скоростью ударной волны).
  4. ↑ Расстояние от эпицентра до фронта воздушной ударной волны.
  5. ↑ Давление воздушной ударной волны.
  6. ↑ 1 2 Расстояние от эпицентра до первой волны, наиболее похожей на цунами.
  7. ↑ 1 2 Высота первой волны от впадины до гребня на этом расстоянии.
  8. ↑ 1 2 Расстояние от эпицентра до переднего края базисной волны и мощность дозы гамма-излучения в момент накрытия туманом, Гр/с = 100 рентген/сек.
  9. ↑ 1 2 3 Высоту волны на прибрежном мелководье (Hмелк.) можно посчитать по следующей формуле: Hмелк. = 1,3 · Hглуб. · (Bглуб. / Bмелк.)1/4, м: где: Hглуб. — изначальная высота волны в глубоком месте; Bглуб. — глубина воды в глубоком месте; Bмелк. — глубина воды в прибрежной отмели.

Примечания

Литература

  1. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Физика ядерного взрыва. В 5 т. — 3-е, дополненное / Министерство обороны РФ. 12 Центральный НИИ. — М.: Издательство физико-математической литературы, 2009. — Т. 1. Развитие взрыва. — 832 с. — ISBN 978-5-94052-177-8 (Т. 1)
  2. ↑ Защита от оружия массового поражения. М., Воениздат, 1989.
  3. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Действие ядерного оружия. Пер. с англ = The Effects of Nuclear Weapons. Revised Edition. — М.: Воениздат, 1963. — 684 с.
  4. ↑ 1 2 Подводные и подземные взрывы. Сборник статей. Пер. с англ / В. Н. Николаевский. — М.: «Мир», 1974. — 414 с.
  5. ↑ Яковлев Ю. С. Гидродинамика взрыва. — Л.: Судпромгиз, 1961. — 313 с.
  6. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Действие атомного оружия. Пер. с англ. — М.: Изд-во иностр. лит., 1954. — 439 с.
  7. ↑ Коул Р. Подводные взрывы. пер. с англ = Cole R.H. Underwater explosions. 1948. — М.: Издательство иностранной литературы, 1950. — 496 с.
  8. ↑ 1 2 3 Орленко Л. П. Физика взрыва и удара: Учебное пособие для вузов. — М.: ФИЗМАЛИТ, 2006. — 304 с. — ISBN 5-9221-0638-4
  9. ↑ Христофоров Б.Д. Подводные ядерные взрывы // Ядерные испытания в Арктике. — 2004. — Т. 2.
  10. ↑ 1 2 3 4 5 Механическое действие ядерного взрыва. — М.: ФИЗМАЛИТ, 2002. — 384 с. — ISBN 5-9221-0261-3
  11. ↑ 1 2 3 Механическое действие взрыва: Сборник / Ин-т динамики геосфер РАН. — М., 1994. — 390 с.
  12. ↑ Замышляев Б. В., Яковлев Ю. С. Динамические нагрузки при подводном взрыве. — Л.: Судостроение, 1967. — 388 с.
  13. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Действие ядерного оружия. Пер. с англ. М., Воениздат, 1960.
  14. ↑ 1 2 Физика ядерного взрыва. — М.: Министерство обороны РФ, ЦФТИ, 1997. — Т. 1. — ISBN 5-02-015118-1

dic.academic.ru

Подводный ядерный взрыв — WiKi

При подводном взрыве тепловая волна уходит от заряда не далее нескольких метров (до 0,032 м/т1/3 или 3,2 м для 1 Мт)[лит 1](С. 747). На этом расстоянии образуется подводная ударная волна. Первоначально фронт ударной волны одновременно является и границей пузыря, но через несколько метров расширения она перестаёт испарять воду и от пузыря отрывается.

Световое излучение при подводном взрыве не имеет никакого значения и может быть даже не замечено — вода хорошо поглощает свет и тепло.

Подводная ударная волна

Подводная ударная волна является очень эффективным поражающим фактором для военных плавсредств (корабли и особенно подводные лодки), поскольку водная среда почти без потерь проводит колебания и ударная волна сохраняет разрушительную энергию на больших расстояниях. Радиус разрушений прочных надводных кораблей у низкого воздушного и неглубокого подводного взрыва примерно одинаков, но подводные лодки в погружённом состоянии уязвимы только подводному взрыву. Выход ударной волны на поверхность сопровождается несколькими явлениями.

  • Взрыв Dominic Swordfish.

  • Купол и «гладь».

  • Ядерный подводный взрыв Dominic Swordfish.

  • «Белая вспышка» вокруг купола.

  • Dominic Swordfish — поверхность воды до взрыва.

  • Dominic Swordfish — выход ударной волны и брызги.

  • Dominic Swordfish — появляется купол брызг.

  • Купол брызг высотой до 270 м при взрыве Hardtack Wahoo

В районе эпицентра, из-за отражения волны от границы вода-воздух, разогнавшийся отражённой волной поверхностный слой толщиной до нескольких десятков см отрывается с явлением кавитации и образует купол из брызг.

Дальше района эпицентра ударная волна проявляет себя в виде тёмного круга на поверхности, называемого «слик» (slick) или «гладь» — явление разглаживания мелких волн и ряби ударной волной. После прохода ударной волны в подводной толще можно видеть ещё одно проявление кавитации из-за растяжения воды и появления множества пузырьков в виде светлого кольцеобразного облака и отдельных кратковременных всполохов вокруг, называемое «белая вспышка» и «треск»; явление сродни появлению купола в эпицентре, но здесь вода не подбрасывается, а сдвигается в стороны.

Пузырь

Оставшийся под водой парогазовый пузырь продолжает расширение, в зависимости от глубины судьба его может быть различной.

Если глубина взрыва велика (сотни метров), а мощность относительно мала (десятки килотонн), то пузырь не успевает расшириться до поверхности и начинает схлопывание. Сжатие объясняется тем, что последняя стадия расширения идёт не от внутреннего давления, а по инерции и давление внутри пузыря становится меньше давления окружающей воды. Сжатие снизу идёт быстрее из-за более высокого там давления: внутрь пузыря устремляется сходящийся конусом поток воды (кумулятивный эффект). Поток налетает на верхнюю стенку, образует внутри пузыря водяной столб и сферический пузырь обращается во вращающееся кольцо (наподобие торообразного облака воздушного взрыва). В сжатом состоянии пузырь имеет небольшое лобовое сопротивление и быстро всплывает.

Последняя стадия сжатия также происходит по инерции и давление в пузыре становится намного больше окружающего: кольцеобразный пузырь сжимается до предела и скачком начинает обратное расширение. Скачок между сжатием и расширением настолько короток, что напоминает второй взрыв и вызывает повторный гидравлический удар. Парогазовое кольцо из-за обтекания водой приобретает почкообразную форму, при максимальном расширении всплытие почти прекращается. Таких колебаний в бесконечной идеальной несжимаемой жидкости могло бы быть бесконечно много, но в реальности наблюдается около десяти, а чаще всего, если размер пузыря не намного меньше глубины, не более 3–4 пульсаций. Во время сжатий вихреобразная парогазовая масса разбивается на отдельные пузыри.

При каждой пульсации пузырь теряет энергию, которая расходуется в основном на гидравлические удары. При первом расширении в пузыре остаётся 41 % (остальное уходит с ударной волной и тепловыми потерями), при втором 20 %, при третьем только 7 % энергии взрыва. Из всех гидравлических ударов главное значение имеет первая ударная волна, так как следующий удар имеет импульс давления в 5–6 раз слабее, третий в 15–18 раз меньше[лит 5](С. 68, 157). Повторные удары могут наносить решающее разрушение только в том случае, если всплывающий пузырь во время скачка окажется рядом с целью (напр. подводной лодкой)[лит 6](С. 155).

Явления при выходе пузыря на поверхность зависят от того, на какой стадии это происходит. Если маломощный взрыв был очень глубоко, то кольцеобразный вихрь окончательно распадается, скопление пузырьков всплывает долго, теряет по пути энергию и на поверхности появляется только гора пены. Однако при достаточно мощном взрыве (несколько килотонн и более) и не слишком большой глубине (до сотен метров) в воздух поверх купола выбрасывается весьма эффектное явление — взрывной султан, фонтан или водяной столб (последнее название не всегда применимо).

Султан

Султан состоит из нескольких последовательных выбросов воды, которые выдувает выходящий на поверхность пузырь, причём первые центральные выбросы самые быстрые, а последующие окраинные всё более медленные из-за падения давления в пузыре.

Форма и размеры султана могут быть различными. Если пузырь выходит на поверхность во время первого, второго и т. д. максимального расширения, то султан получается размашистым и округлым, но от пульсации к пульсации он может быть только меньше. Если пузырь прорывается в момент сжатия и быстрого всплытия, то выстреливаемый большим давлением поток образует высокий и узкий столб.[лит 7](С. 16, 315, 445)

Особый случай представляет выход пузыря во время первого ускоренного расширения, когда газы неглубокого взрыва ещё не остыли. Немедленно после взрыва появляется очень высокий и относительно узкий султан, похожий на кубок. Светящиеся газы прорываются сквозь него, создают достаточно мощную воздушную ударную волну и образуют капустообразное облако (облако султана).

В районе эпицентра быстро растущий султан может быть поражающим фактором и наносить кораблю разрушения, сравнимые с подводной ударной волной[лит 8](С. 210); при неглубоком ядерном взрыве потоки воды и пара ломают и разносят судно на мелкие части.

  • Султан с облаком высотой 2–3 км: взрыв Бэйкер 23 кт на глубине 27 м (1 м/т1/3).

  • Фонтан первого расширения, но уже без облака: Hardtack Зонтик 8 кт на глубине 46 м (2,3 м/т1/3).

  • Султан при максим. расширении пузыря Dominic Swordfish <20 кт на глубине 198 м (7,4 м/т1/3).

  • Идентичный султан высотой 520 м взрыва Hardtack Wahoo 9 кт на глубине 150 м (7,2 м/т1/3).

  • Узкий и высокий столб во время сжатия пузыря (обычный мощный взрыв).

  • Султан высотой 440 м взрыва Wigwam 30 кт на глубине 610 м после 3 пульсаций (19,6 м/т1/3).

  • Султаны взрыва 100 кт на глубинах от 100 до 500 м (2,2, 4,3, 6,5, 8,6, 10,8 м/т1/3)[лит 1](С. 785).

  • Hardtack Umbrella — начало обрушения султана.

Обратное падение водяного столба вряд ли утопит оказавшийся рядом корабль, поскольку оно больше напоминает обильный душ или своеобразный мелкий ливень, чем монолитный водопад. Султан хоть и выглядит внушительно и массивно, его стенки состоят из летящей мелкокапельной взвеси (вроде водяной пыли из пульверизатора) и имеют среднюю плотность 60–80 кг/м³[лит 1](С. 783). Тем не менее эта капельная взвесь спускается очень быстро: со скоростью 10–25 м/с[лит 6](С. 104) — гораздо быстрее падения отдельной мелкой капли. Это явление быстрого осаждения скопления аэрозольных частиц, когда плотное скопление падает вместе со вмещающим его воздухом как единое целое. По такому же принципу падает с горы сухая лавина, намного быстрее падения одной снежинки.

Значительная часть брызг не могут сразу вернуться в море, так как вмещающий их воздух отражается от поверхности и растекаются во все стороны: у самого основания султана из падающих брызг накапливается кольцо из капель и тумана, называемое базисной волной.

Базисная волна

  • Crossroads Baker — гриб и базисная волна.

  • Hardtack Umbrella — базисная волна.

  • Hardtack Umbrella — базисная волна и корабль.

Туманно-капельная волна в форме лепёшки высотой до нескольких сотен метров обладает хорошей текучестью и от первоначального импульса движется достаточно быстро во все стороны от эпицентра. Через 2–3 минуты она отрывается от поверхности и становится облаком, поведение которого целиком определяется погодой и ветром, а через 5–10 минут, пройдя несколько километров, она практически исчезает.

Базисная волна есть продолжение султана и изначально представляет собой плотную турбулентную воздушно-капельную смесь. Прямая физическая опасность для человека в ней есть, но она не настолько велика, как может показаться в эффектных документальных фильмах испытаний: как во время мокрого ветра c бурунами, некоторое время будет трудно дышать и ориентироваться, может сбить с ног и сбросить с палубы. Но так как это ядерный взрыв, базисная волна может иметь изрядную радиоактивность.

Интенсивность излучения воздушно-капельного потока наиболее велика при неглубоких ядерных взрывах, когда в султан вбрасываются свежие продукты детонации и в базисной волне остаётся около 10 % осколков деления[лит 9]: до 0,3–1 Гр/с или до 30–100 рентген в секунду сразу после взрыва[лит 3](С. 458)[лит 1](С. 810). С увеличением глубины выход радиоактивности падает из-за вымывания остатков заряда из пузыря при его пульсациях, минимальным он будет при выбросе султана во время сжатия парогазового объёма. Радиационное воздействие базисной волны имеет две особенности:

  • стремительный набор дозы в считанные минуты с приходом воздушно-капельного потока;
  • быстрое падение излучения из-за разрежения взвеси, выпадения осадков и распада радионуклидов, в связи с чем от базисной волны необходимо защищаться только в течение первых минут после взрыва, например закрыться в герметичной каюте, пока не развеется облако[лит 6](С. 247).

Гравитационные волны

Расширение пузыря подводного взрыва вызывает волны поверхности воды, похожие на цунами. Для корабля они опасны только в непосредственной близости от эпицентра, где и без них достаточно факторов для затопления судна и гибели команды. А вот людям на побережье эти волны могут угрожать на таких расстояниях, где ударная волна вызвала бы только дребезжание стёкол (см. пример).

ru-wiki.org

Взрыв воды | Pro Handmade

Взрыв воды

Взрыв воды

Оригинальную и креативную идею придумал и воплотил фотохудожник Эдвард Хорсфорд. Он брал воздушные шары, наполнял их подкрашенной водой и фотографировал высокоскоростной съемкой в момент разрыва шарика. В результате получились эти удивительные, ни на что не похожие фотографии!

Взрыв воды

Взрыв воды

Взрыв воды

Взрыв воды

Взрыв воды

Взрыв воды

Взрыв воды

Взрыв воды

Взрыв воды

Взрыв воды

Взрыв воды

Взрыв воды

Взрыв воды

Взрыв воды

Взрыв воды

www.prohandmade.ru

Технологические взрывы в металлургическом производстве :: Охрана труда в металлургии

Взрывы, возникающие в ходе технологического процесса производства металлов и сплавов, называются техноло­гическими. К ним относятся взрывы при контакте рас­плавленного металла и шлака с водой, взрывы газо- и пыле-воздушных смесей, а также порошков металлов и сплавов. Высокая вероятность возникновения взрыва су­ществует во всех основных металлургических цехах. Так, в доменном производстве взрывы возникают при кон­такте расплавленных металла и шлака с водой, при о воде доменного газа и подаче в доменную печь природ­ного газа (взрывы газо-воздушных смесей). При приме­нении в ряде случаев угольной пыли и вдувании ее в доменную печь возможны взрывы пылевоздушных сме­сей и т. п.

В сталеплавильном производстве возможны взрывы газов, порошков металлов и сплавов-раскислителей, экзо­термических смесей, утепляющих засыпок; в прокатном производстве — взрывы паров смазочных материалов, газо-воздушных смесей и др. Взрывы паров смазочных материалов, строго говоря, нельзя отнести к категории технологических, однако они влияют на ход технологиче­ского процесса.

Технологический взрыв отличается рядом характер­ных особенностей от других видов взрывов, даже если последние вызывают аварийную остановку оборудова­ния или технологического процесса. При возникновении технологического взрыва в нем непосредственно участву­ют компоненты технологического процесса, обусловли­вающие обычно нормальное протекание процесса и ра­боту оборудования. Технологический взрыв приводит к резкому изменению параметров процесса, неустойчивой работе оборудования, что вызывает необходимость  его остановки. Экономические потери вследствие технологи­ческого взрыва в связи с потерями производства во мно­го раз выше затрат на восстановление оборудования и ликвидацию последствий разрушения.

Технологические взрывы органически связаны с тех­нологией производства и работой оборудования, поэто­му их следует рассматривать как экстремальные откло­нения параметров безопасности производственного процесса.

 

1. Взрывы при контакте расплавленных металла и шлака с водой

1.1 Механизм и кинетика взрыва

При контакте расплавленных металла и шлака .с водой происходит взрыв, что объясняется физико-химическими свойствами воды, изучение которых позволяет раскрыть сущность механизма и кинетику такого рода взрыва. Со­прикосновение воды с расплавленным металлом и шла­ком приводит к мгновенному испарению ее, сопровож­дающемуся резким увеличением объема и давления.

При атмосферном давлении вода закипает при 100° С и весь процесс парообразования идет при температуре кипения. При нагревании воды выше 100° С в замкнутом пространстве интенсивность испарения несколько сни­жается, что объясняется свойством воды при высоких температурах изменять режим кипения. Так, в интерва­ле 100—300° С режим кипения имеет пузырьковый харак­тер, т. е. на поверхности идут образование мелких пузырьков пара, их отрыв, поднятие на поверхность и пе­реход в газовую фазу. При более высокой температуре режим кипения усиливается и переходит в пленочный; при этом паровые пузыри сливаются в сплошную паро­вую прослойку между поверхностью нагрева и водой, что препятствует передаче тепла другим слоям воды.

Температура кипения воды зависит от давления над ее поверхностью: с ростом давления температура кипе­ния повышается. Так, при давлении 490 кПа вода начина­ет закипать при температуре 151,1° С. Если внезапно давление над поверхностью воды снизится до атмосферно­го, вода окажется перегретой на 51°С и мгновенно пре­вратится в пар, объем которого примерно  в   1600 раз больше объема воды. Такое превращение носит взрывообразный характер.

Энергия взрыва при контакте расплавленного метал­ла или шлака во много раз превышает энергию рабоче­го пара при расширении даже при коэффициенте полез­ного действия, равном 100%. Это объясняется физико-химическими свойствами воды. Соотношение масс водорода и кислорода в воде составляет 11,19 и 88,81%, т. е. содержание кислорода в воде больше, чем в любом другом соединении. При нормальных условиях (атмо­сферном давлении и температуре 20° С) диссоциация во­ды не протекает. При повышении температуры до 1500° С скорость разложения воды возрастает, однако до 2000° С интенсивность разложения незначительна, так как вода является химически стойким соединением. Лишь при достижении 4000° С вода разлагается на газо­образные водород и кислород, что сопровождается взры­вом. В этом случае содержание водорода значительно больше, чем при диссоциации воды, в связи с тем, что взаимодействие водяного пара с железом, нагретым до высоких температур, приводит к выделению свободного водорода: Fe+h3O=FeO+h3.

Эта реакция протекает достаточно энергично уже при температуре нагрева железа 350° С, а при более высокой температуре — практически мгновенно. В производствен­ных условиях при контакте расплавленных металла и шлака с водой одновременно протекают процессы испа­рения, диссоциации воды и ее взаимодействия с желе­зом, сопровождающиеся выделением водорода, который при определенных условиях образует с кислородом взрывчатую смесь. Воспламенение этой смеси приводит ко взрыву, энергия которого изменяется в широких пре­делах и зависит от многих факторов. При этом взрыв происходит только при взаимодействии жидких фаз — расплавленных металла, шлака и воды. Контакт воды с металлом или шлаком в твердом состоянии при темпе­ратуре, близкой к температуре солидуса, взрыва не вы­зывает.

При взаимодействии расплавленных металла и шлака с водой контакт может быть поверхностным и внутрен­ним. В первом случае возможны два варианта: взаимо­действие незначительных масс расплава и воды либо больших масс. В первом случае при контакте наблюда­ется интенсивное кипение и свободное удаление   пара, а также образовавшихся в результате диссоциации воды и реакции окисления железа водорода и кислорода в окружающую среду. Такой контакт металла с водой взрыва не вызывает.

Во втором случае, когда взаимодействуют большие массы металла и воды, у поверхности контакта образу­ется парогазовая прослойка, содержащая пары воды, во­дород и кислород, выделяю­щиеся вследствие диссоциации воды и окисления железа. Контактирующая с водой часть расплава в твердой фазе в результате действия охлаж­дения при испарении воды и возникновении напряжений может растрескиваться, что приводит к контакту расплав­ленного металла с водой. Это явление усугубляется при на­личии на поверхности металла расплавленного шлака, кон­такт которых с взрывоопас­ной газовой смесью повышает вероятность взрыва. Критическими параметрами в этом случае являются масса металла или шлака, масса воды и продолжительность контакта металла с во­дой.

Потери тепла металлом складываются из тепла, вы­деляющегося при охлаждении металла от начальной температуры до температуры плавления, и тепла, выде­ляющегося при затвердевании металла. Так как масса жидкого металла незначительна, процесс образования твердой фазы в пограничном слое необратим.

В данном случае массы металла и воды находятся в соотношении, обеспечивающем взаимодействие между ними без возникновения взрыва.

Внутренний контакт расплава с водой возможен в двух случаях: при поступлении жидких металла или шлака в воду и при поступлении материалов, содержа­щих воду, в расплав. Отметим, что капельное тонко-струйное поступление жидкого металла в воду взрыва не вызывает. Увеличение массы жидкого металла, по­ступающего в воду, приводит к взрыву. При контакте с водой жидкого шлака взрывоопасность значительно ни­же. Вероятность взрыва при поступлении жидкого шла­ка в воду резко возрастает при наличии в шлаке жидко­го металла. Контакт жидкого металла и шлака с водой, вызванный попаданием в расплав пористых материалов, пропитанных влагой, как правило, приводит ко взрыву.

1.2. Виды взрывов и их предотвращение

В металлургических цехах возможны случаи, когда жидкий металл или шлак попадают на влажные пол, почву, материалы или конструкции. Такие явления обычно со­провождаются взрывами с выбросом жидкого металла или шлака. Взрывы происходят также и при выпуске ме­талла по непросушенным желобам или при сливе в ковш с плохо просушенной футеровкой. Причины этих взрывов — образование пара вследствие контакта жид­ких раскаленных масс с водой и взрывоопасных смесей.

Если расплавленный металл касается влажного пес­ка, между ним и поверхностью песка образуется паровая прослойка, через которую в дальнейшем и будет проис­ходить переход тепла от металла к влажному песку.

Пар имеет очень низкую теплопроводность. При таких условиях потери тепла металлом во влажный песок бу­дут относительно небольшими и на поверхности метал­ла, прилегающей к песку, корка будет образовываться очень медленно. Давление пара в прослойке из-за отсут­ствия свободного выхода для него все время повышается.

В любой точке, лежащей в центре паровой прослойки между металлом и влажным песком, образовавшийся пар не может уйти вниз через влажный песок и через кон­тактную поверхность между металлом и песком. Минимальное сопротивление для выхода пара наружу будет оказывать жидкий металл. При толщине металла 30 см гидростатическое давление жидкого чугуна на песок

Ρ = 0,098*hΜ*γ  =  0,098*30*7 = 2,0594 кПа,

где hΜ — высота слоя металла, см; γ — плотность чугу­на, г/см2.

Давление же пара в прослойке легко может достиг­нуть 4900 кПа и более. В конечном счете давление пара прослойки достигает такой величины, что он пробьет сла­бую, еще не окрепшую металлическую корку и в виде от­дельных пузырьков проникнет в толщу жидкого металла. В металле пар нагревается, переходит из влажного в су­хой и взаимодействует с окружающей металлической оболочкой. На нагрев пара в пузырьках и на химическое взаимодействие его с оболочкой затрачивается много тепла, что приводит к затвердеванию окружающей ме­таллической оболочки. Размеры пузырьков при этом ста­новятся фиксированными.

Нагревание пара и водорода в изолированном пу­зырьке будет продолжаться до тех пор, пока давление их не достигнет предела прочности затвердевшей окружаю­щей металлической оболочки. Как только оно достигнет этого значения, оболочка разорвется на части и газы бу­дут с большой силой выброшены наружу, т. е. произойдет взрыв. Сила взрыва зависит от вязкости металла и тол­щины его слоя: чем больше вязкость, т. е. чем больше металл охладится и чем толщина его слоя больше, тем взрыв сильнее. В результате разрыва металлической оболочки пузырьки пара и водорода выбрасываются в окружающую атмосферу, водород смешивается с возду­хом и образует смесь взрывоопасной концентрации, ко­торая в зависимости от условий либо сгорает голубова­тым пламенем, либо взрывается.

2. Взрывы в доменных цехах.

 Распространенными вида­ми взрывов в доменных цехах являются взрывы вслед­ствие соприкосновения жидкого чугуна, шлака с водой или влажными материалами. Взрыв такого вида возни­кает главным образом при прогарах стенок горна или ле­щади, в зонах леток. Особенно опасны взрывы в фурмах, шлаковых фурмочках и шлаковых ковшах. Взрывы в фурмах весьма опасны, потому что при этом открывает­ся горн и через фурменное отверстие выбрасываются на рабочую площадку раскаленные кокс и газы, которые в атмосфере воспламеняются и горят, образуя длинные языки пламени. Взрывы в фурмах происходят главным образом из-за повышения давления пара, образовавше­гося внутри полости фурмы, и возникновения взрыво­опасных газо-воздушных смесей в канале фурмы.

Взрывы, вызываемые повышением давления пара, происходят вследствие внезапного прекращения поступ­ления воды в полость фурмы. Такие условия создаются, если водоподводящая и водоотводящая трубки фурмы или обе одновременно почему-либо забиваются и не про­пускают воду. Тогда оставшаяся в полости фурмы вода испаряется, давление пара, не имеющего выхода, превы­шает предел прочности фурмы, и она разрушается. При таких взрывах отбрасывается часть фурменного прибора, состоящая из фурменного колена, сопла и самой фурмы.

Образование взрывоопасных газо-воздушных смесей происходит в канале фурмы при остановках доменных печей или при осадках шихтовых материалов, когда дав­ление газов и дутья выравнивается; иногда давление га­зов в горне становится даже выше, чем давление горя­чего дутья в фурменных приборах. В такие периоды га­зы из горна проникают в фурменные рукава и здесь встречаются с воздухом дутья, который так же, как и газы, нагрет до высокой температуры; встреча их при­водит к воспламенению и горению, которое иногда про­исходит со взрывом.

Особенно опасна встреча газов с воздухом дутья в присутствии воды (вследствие течи фурм). Температура газов и дутья в фурменном приборе может оказаться ни­же температуры их воспламенения вследствие потери тепла на испарение воды. В результате образуются взры­воопасные газо-воздушные смеси.

В арматуре шлаковой летки фур мочка является от­верстием для выпуска шлака из горна доменной печи. Отливаются фурмочки из бронзы и обрабатываются на токарных станках. Через отверстие шлаковой фурмочки выпускается только шлак. Если по каким-либо причинам вместе со шлаком из летки начинает выходить чугун, то немедленно произойдет прогар фурмочки, и охлаждаю­щая вода начнет поступать в шлаковый канал. Обычно это заканчивается соприкосновением воды с жидким чу­гуном или шлаком и взрывом с выбросом фурмочки. Взрывы в шлаковых ковшах происходят сравнительно редко. Они возникают вследствие скопления воды на дне чаши. Вода на дне чаши может оказаться также под слоем остывшего, неслитого остатка шлака.

3.Взрывы в мартеновских цехах.

Взрывы, вызываемые водой или влажными материалами, загружаемыми в мартеновские печи, являются наиболее частыми. Вода попадает в печи вместе с шихтовыми материалами в ви­де отдельных кусков льда, снега, обледенелых руд и ме­таллического лома и т. д.

Взрывы, вызываемые попавшей в печь водой, быва­ют двух видов: глухой — с выбросом через завалочные окна части полурасплавленных шихтовых материалов и длинных языков горящих газов и звонкий, при котором, кроме того, взрывной волной повреждается кладка пе­чи— свод, стенки или головки. Глухие взрывы происхо­дят в период прогрева и плавления шихтовых материа­лов твердой завалки, а звонкие — во время загрузки в печь добавочных материалов — руды, известняка, лома или холодного чугуна, когда уже все шихтовые материа­лы расплавлены и в печи находится жидкий металл, по­крытый шлаком.

Первый вид взрыва вызывается испарением воды, скопившейся под шихтовыми материалами. Вследствие прогрева сверху заваленных на подину материалов на­ходящаяся в них влага постепенно начинает стекать вниз, собираясь в тех местах, где шихта плохо прогрета. Испарение этой влаги происходит, когда сильно прогре­вается вся масса шихтовых материалов. Образующийся пар в местах скопления воды не имеет свободного выхо­да, вследствие чего давление его повышается и достигает такой величины, что он поднимает лежащий над ним слой шихты и с силой прорывается в рабочее пространство печи. Сила взрыва зависит от количества воды, проник­шей в печь вместе с шихтовыми материалами, толщины и плотности слоя материалов, лежащих на подине печи.

Второй вид взрывов, вызываемых водой, объясняет­ся сложными физико-химическими процессами, протека­ющими в мартеновской печи над ванной. В печи во вре­мя нормального процесса плавки находится расплавлен­ный металл, покрытый сверху слоем шлака. Загрузка в такую ванну добавочных шихтовых материалов не всег­да приводит к их глубокому погружению в ванну; мно­гие из них погружаются в шлак и находятся на поверх­ности металла.

Причины взрывов, происходящих в печах при по­падании воды па раскаленный шлак или при завалке влажных шихтовых материалов, изучены недостаточно.

Вода, попавшая на поверхность шлака в печи, нагрева­ется и переходит в пар; одновременно происходят про­цессы химического взаимодействия образующего пара со шлаком по реакции: 2FeO + h3O = Fe2O3 + h3

Водород и водяной пар поднимаются с поверхности шлака, смешиваются с газовой атмосферой печи; в ре­зультате этого взрываемость окиси углерода в газовой атмосфере печи сильно повышается. Так как газы в пе­чи нагреты до температуры, превышающей точку их са­мовоспламенения, и имеют избыток кислорода, то проис­ходит взрыв смеси.

Бринза В.Н., Зеньковский М.М.  «Охрана труда в черной металлургии», М. «Металлургия» 1982 г.

markmet.ru

15 Ядерный подводный взрыв - Интересное

Время

[# 1]

Рассто- яние в воде[# 2]Ударная волна в воде[# 3]Рассто- яние в воздухе[# 4]Ударная волна в воздухе[# 5]Примечания

sites.google.com

Действие подводного взрыва 100 килотонн на глубине ~50 м в водоёме глубиной ~100 м
0 с0 мCrossroads Baker Саратога и Арканзас перед взрывом.JPGБомба падает в воду, погружается на глубину (торпеда выходит в заданную точку), взрыв, выход излучения.
10−7−10−6с0 мn·107МПаn·106 КCrossroads Baker свет тепловой волны.JPGРентгеновское излучение формирует тепловую волну, испаряющую воду вокруг заряда; яркостная температура тепловой волны ~1000 К[лит 4] (С. 199), снаружи свечение похоже на свет через матовое стекло[лит 21] (С. 40)
3·10-6 с1,5 м~107 МПаПоявляется ударная волна в воде, при взрыве 100 кт на глубине 50 м до расстояния 190 м[лит 3] (С. 747, 761)она будет распространяться по законам взрыва в безграничной жидкости[лит 4] (С. 199, 200),[лит 19] (С. 35).
0,0005с12 м17000МПаРадиус полного испарения воды ударной волной[лит 3] (С. 747)[лит 4] (С. 201). Тепловая волна угасает.
18 м5500 МПа1350 м/сПузырь подводного взрыва.JPGCrossroads Baker тепловая волна угасает.JPGЭффективный радиус испарения воды ударной волной[лит 4] (С. 200, 201). При переходе через критическую для воды температуру 272 °С (давление 7000 МПа) граница растущего пузыря искривляется[лит 65] (С. 256).
до 28 мCrossroads Baker лагуна и огненный пузырь.JPGРадиус частичного испарения воды ударной волной[лит 4] (С. 200). Ударная волна уходит от границ пузыря, на неё уходит около 50 % энергии взрыва[лит 21] (С. 87), остальные 50 % несёт в себе расширяющийся пузырь.
0,01 с50 м1000 МПа450 м/сDominic Swordfish выход ударной волны.JPGПодводная ударная волна достигает поверхности. Граница пузыря в 20 м от поверхности и от дна[лит 9] (С. 210). Пузырь не всплывает, а во все стороны расширяется со скоростью ~1 км/с[лит 65] (С. 257).
70 м700 МПа360 м/сDominic Swordfish купол брызг.JPGУдарная волна бьёт изнутри по зеркалу воды: разогнавшийся отражённой волной поверхностный слой толщиной до 0,3 м в эпицентре отрывается и образует купол из брызг с начальной скоростью центра купола ~760 м/с, почти в 2 раза выше скорости воды в уд. волне[лит 66] (С. 65), у поверхности появляетсяпреломлённая воздушная ударная волна[лит 21] (С. 41, 97)[лит 3] (С. 750, 782, 783),[лит 9] (С. 61).
0,03 с100 м350 МПа220 м/сCrossroads Baker султан 01.JPGCrossroads Baker купол и султан 01.JPGВслед за подводной ударной волной на поверхность выходит горб воды, выталкиваемой пузырём: купол переходит в так называемый взрывной султан, состоящий из последовательных кольцеобразных выбросов воды в виде струй и всё более мельчающих брызг. Тем временем снизу волна отражается от дна и устремляется обратно к пузырю.
150 м200 МПа120 м/сCrossroads Baker султан 02.JPGCrossroads Baker купол и султан 02.JPGСултан изначально движется со сверхзвуковой скоростью 300—500 м/с[лит 65] (С. 257) и своим толчком создаёт вторую воздушную ударную волну[лит 3] (С. 750, 783). Пузырь с подходом к поверхности выталкивает новые порции глубинных вод. Корабль в эпицентре под действием ударной волны и выброса воды разрушается на мелкие части и разбрасывается в радиусе несколько км.
~0,1 с200 м150 МПа100 м/сCrossroads Baker султан 03.JPGCrossroads Baker купол и султан 03.JPGCrossroads Baker - 4 ms after ignition.jpgГорячие продукты взрыва прорываются через верхнюю часть султана в атмосферу, короткое время светясь и образуя облако. Поверхность начинает оказывать ослабляющее действие на подводную ударную волну[лит 3] (С. 761) и нужны данные для случая взрыва на приведённой глубине 1 м/т1/3[лит 11] (С. 228, 230).
390 м70 МПа50 м/сCrossroads Baker султан 04.JPGCrossroads Baker купол и султан 04.JPGФронт ударной волны на поверхности практически догнал фронт на глубине 50 м и далее с небольшой погрешностью его можно рассматривать как единый на всех глубинах в данном радиусе. Радиус разрушениябетонных арочных плотин и плотин из земли или камня в наброс при подводном взрыве 100 кт со стороны верхнего бьефа[лит 18] (С. 96).
500 м40 МПа26 м/сCrossroads Baker султан 05.JPGCrossroads Baker купол, султан и появляется воздушгая волна.JPGС выходом продуктов взрыва свечение их под водой и в облаке быстро исчезает. Прорыв продуктов активирует третью воздушную ударную волну[лит 3] (С. 748, 750). Три волны вначале движутся в нескольких десятках м друг за другом, но затем первые две поглощаются самой сильной и быстрой третьей.
580 м30 МПа20 м/сРадиус разрушения бетонной гравитационной плотины при подводном взрыве 100 кт со стороны верхнегобьефа[лит 18] (С. 96).
21 МПа13 м/сCrossroads Baker султан и облако 02.JPGCrossroads Baker султан и ударная волна 02.JPGПотопление всех типов кораблей (21—28 МПа)[лит 11] (С. 214). При отсутствии поверхности и дна пузырь мог бы за 15 сек вырасти до 740 м в диаметре[лит 3] (С. 780), но с прорывом наружу давление парогазовой смеси в нём быстро падает и рост пузыря замедляется, он переходит в U-образную воронку, движущуюся по дну; грунт со дна увлекается потоком воды и затем выбрасывается с брызгами султана в воздух.
830 м17 МПаCrossroads Arkansas Toss.jpgICrossroads Baker султан и ударная волна 01.JPGИз-за быстрого смещения корпуса корабля ударной волной двигатель получает тяжёлые повреждения (17,2 МПа)[лит 11] (С. 214). Для сравнения: при воздушном взрыве 100 кт в радиусе 900 м давление воздушной ударной волны менее 0,1 МПа[лит 2] (С. 278).
0,5 с950 м14 МПа400 м0,15 МПаПотопление подводных лодок и некоторых кораблей, все корабли неисправимо повреждены и обездвижены, двигатели их получают средние повреждения (от 14 МПа)[лит 11] (С. 214)[лит 21] (С. 156).
1200 м10 МПаCrossroads Baker султан и облако 03.JPGCrossroads Baker султан и ударная волна 03.JPGЭнергия ударной волны при таком соотношении мощности и глубины взрыва (~1 м/т1/3) соответствует воздушному взрыву в 5 раз меньшей мощности (20 кт)[лит 21] (С. 157).
1500 м7 МПаCrossroads Baker султан и облако 04.JPGCrossroads Baker купол и султан 05.JPGCrossroads Baker сверху ударная волна.jpgБо́льшая часть кораблей не способна к перемещению, лёгкие повреждения двигателей (от 7 МПа)[лит 11] (С. 214). Обратите внимание на корабль на белом диске из пены, образованном воздушной ударной волной и см. конец первой части.
Crossroads Baker султан, облако и облако Вильсона.JPG750 мCrossroads Baker купол, султан, облако Вильсона.JPG0,07 МПаCrossroads Baker белая вспышка.JPGВ это время после пробега подводной ударной волны и перед приходом воздушной волны в воде можно увидеть «белую вспышку». Cерьёзные повреждения или потопления кораблей воздушной ударной волной (0,07—0,082 МПа)[лит 11] (С. 181). Сильное разрушение портовых сооружений (0,07 МПа)[лит 21] (С. 157).
2250 м3,5 МПаCrossroads Baker султан и облако 05.JPGCrossroads Baker облако Вильсона накрывает Арканзас.JPGСултан принимает столбообразную форму. При высокой влажности атмосферы за фронтом воздушной ударной волны появляется шарообразное конденсационное облако Вильсона. Корабли: повреждение лёгкого внутреннего оборудования (водн. 3,5 МПа)[лит 11] (С. 214).
2 с3500 м1,5 МПаCrossroads Baker конденсатный шар.jpg

1280 м

Crossroads baker explosion.jpg0,04 МПаЯдерный подводный взрыв 100 кт 2 сек схема.jpgСултан достигает высоты свыше 1500 м, продолжая расширение[лит 2] (С. 95, 302, 304). Пузырь, перешедший в воронку, выбрасывает последние нижние брызги султана и выталкивает воду, борта воронки становятся огромной волной высотой около 100 м. Умеренные повреждения кораблей (возд. 0,04 МПа)[лит 11] (С. 214).
3÷4 с5 км1 МПа1,9 км0,028 МПаOperation Crossroads explosion 1.jpgПервая волна одиночного длинного типа кольцом движется от эпицентра, воронка диаметром около полукилометра снизу заполняется водой. Конденсационное облако быстро расширяется. Мелкие повреждения палубных построек (возд. 0,028 МПа)[лит 11] (С. 214). Водная ударная волна уже не разрушает технику, но может погубить пловцов.
3,7 км0,014 МПаЗначительные разрушения портовых сооружений, складов (0,014 МПа)[лит 21] (С. 157). В дальнейшем на первый план выходят поднятые в воздух радиоактивные брызги и волны поверхности воды.
5 км0,01 МПаBaker nucelar test at Bikini atoll 1946.jpgВыросшее облако Вильсона выглядит впечатляюще и чрезвычайно преувеличивает размеры гриба, но как поражающий фактор носит скорее психологический эффект. Если в радиусе 300—400 м на пути выхода последних брызг стоял большой и тяжёлый корабль, то султан будет иметь зияющий тёмный провал (см. рис.). Корабль же с брызгами не взлетит, а только подбросится водой, и затем провалится в воронку и затонет, разбитый ударной волной.
Время

[# 1]

Радиус волны воды[# 6]Высота волны воды[# 7]Радиус базисной волны[# 8]Виды и схемы[# 9]Примечания
10—12 сCrossroads Baker рассеивание облака Вильсона.jpgAtombombentest Crossroads-Baker.jpgСултан достигает высоты ~3 км, диаметра 1 км с толщиной стенок 150 м и начинает обрушение. Воздушно-капельная масса султана не столько падает в море, сколько растекается в стороны, появляется базисная волна (не путать с волнами воды на поверхности). Радиоактивная туманная волна с примесью ила со дна моря начинает рост и расширение[лит 2] (С. 96).
12 с550 м54 м800 мCrossroads Baker султан обрушается.JPGЯдерный подводный взрыв 12 сек схема.jpgCrossroads Baker Base Surge.jpgНаружные части султана в виде остроносых струйных скоплений брызг лавинообразно спускаются. Базисная волна ширится и движется со скоростью 220 км/ч[лит 2] (С. 96), вращаясь в противоположную сторону. Волна поверхности воды в это время не видна. Воронка заполнилась, но вода по инерции продолжает движение и в эпицентре растёт водяной холм.
20 с600—800 м32 м1 км1 Гр/сCrossroads Baker ширится базисная волна.jpgЯдерный подводный взрыв 100 кт 20 сек схема.jpgИз верхнего облака массово выпадают крупные капли воды со скоростью 15 м/с. С уходом наружных брызг султан утоньшается до диаметра 610 м и теперь представляет собой одну туманную видимость, а базисная волна ещё больше наращивает объём, достигает высоты 300 м и движется всё больше по ветру со скоростью 165 км/ч[лит 2] (С. 97). Водяной холм в эпицентре опадает: появляется следующая кольцевая волна и впадина. Впадина заполняется и так далее, каждая новая волна имеет всё меньшую высоту.
1 мин.1,9 км13 м2,5 км0,05 Гр/сЯдерный подводный взрыв схема 1 мин.jpgCrossroads Baker базисная волна.JPGКольцо базисной волны высотой 400 м отделилось от столба и окончательно идёт по ветру со скоростью 80 км/ч. Радиоактивность базисной волны быстро падает из-за разрежения, выпадения осадков и распада радионуклидов[лит 2] (С. 98).
2,5 мин.3 км5,5 м~4 км0,01 Гр/сЯдерный подводный взрыв 100 кт 2,5 мин.jpgБазисная волна отрывается от поверхности воды и представляет собой низкое изливающее осадки облако высотой 600 м, движущееся со скоростью 33 км/ч. Радиоактивность базисной волны в 20 раз ниже уровня 1-й минуты. Облако султана сливается с остатками обесформившегося столба и также сбрасывает дождь[лит 2](С. 98). Суммарная доза радиации в радиусе 4 км до 10 Гр (100 % смерть), 90 % дозы создаётся в первые полчаса[лит 21] (С. 246).
4,8 км4,1 мCrossroads Baker султан обрушился, базисная волна в виде облака.jpgМаксимальная высота волны от впадины до гребня при взрыве 100 кт на средней глубине в водоёме с одинаковой глубиной 120 м[лит 2] (С. 306). Облако султана развеивается ветром.
5 мин6,4 км3 мсв. 5 км0,001 Гр/сCrossroads Baker базисная волна рассеивается.jpg[лит 2] (С. 306). Через 5 мин. облако базисной волны начинает рассеиваться (капельная взвесь высыхает), но продукты взрыва ещё некоторое время остаются в воздухе[лит 2] (С. 99) и невидимое радиоактивное облако может быть замечено только приборами, суммарная доза на расстояниях до 5—10 км 1—4 Гр[лит 21] (С. 246).
11 км2 м[лит 2] (С. 306). На образование волн ушло 0,3—0,4 % энергии взрыва, из них больше половины на первую волну[лит 21] (С. 102).
15 км1,5 м[лит 2] (С. 306).
24 км1 мCrossroads Baker волны на берегу в 17,6 км от эпицентра.JPG[лит 2] (С. 306). С выходом к берегу волна может увеличить высоту в несколько раз, например при глубине мелководья 2 м высота волны 3 м[# 9][лит 21] (С. 102).
25 мин50 км0,5 м[лит 2] (С. 306).
Время[# 1]Радиус волны[# 6]Высота волны[# 7]Радиус облака[# 8]Виды и схемы[# 9]Примечания
Примечания
  1. ↑ 1 2 3 Время от начала взрыва бомбы.
  2. ↑ Расстояние от эпицентра до фронта ударной волны в воде.
  3. ↑ Прирост давления в ударной волне в воде для взрыва 100 кт на средней глубине в водоёме общей глубиной ~90 м; скорость воды в ударной волне (не путать со скоростью ударной волны).
  4. ↑ Расстояние от эпицентра до фронта воздушной ударной волны.
  5. ↑ Давление воздушной ударной волны.
  6. ↑ 1 2 Расстояние от эпицентра до первой волны, наиболее похожей на цунами.
  7. ↑ 1 2 Высота первой волны от впадины до гребня на этом расстоянии.
  8. ↑ 1 2 Расстояние от эпицентра до переднего края базисной волны и мощность дозы гамма-излучения в момент накрытия туманом, Гр/с = 100 рентген/сек.
  9. ↑ 1 2 3 Высоту волны на прибрежном мелководье (Hмелк.) можно посчитать по следующей формуле:Hмелк. = 1,3 · Hглуб. · (Bглуб. / Bмелк.)1/4, м:где: Hглуб. — изначальная высота волны в глубоком месте;Bглуб. — глубина воды в глубоком месте;Bмелк. — глубина воды в прибрежной отмели.

Вода сгорает и взрывается

Российские инженеры создали уникальный генератор, который дает энергию для автомобиля, тепла и света, а его КПД, вопреки законам физики, превышает сто процентов

Гадание по фантастам

Известнейший английский писатель-фантаст Артур Кларк не раз предпринимал попытки нарисовать «хронологию будущего». И в частности предсказывал появление того или иного изобретения. Последняя подобная попытка была предпринята им в преддверии 2000 года уже в Интернете. Не будем судить, насколько хороший пророк получился из фантаста, но факт остается фактом: многое из предсказанного им сбывается. В том числе и осуществленный в прошлом году первый «коммерческий космический рейс», то есть полет туриста в космос.Среди пророчеств писателя есть и такое. В 2002 году в коммерческую продажу поступят первые приборы для получения «чистой» и безопасной энергии, работающие на воде. А в 2003 году, как он считает, автомобильной промышленности будет дано пять лет на то, чтобы полностью заменить все двигатели внутреннего сгорания на новые, работающие на воде и использующие энергию так называемого «холодного термояда». Все это, по мнению Кларка, приведет к «цунами» экономических и политических потрясений.

В первой части своих предсказаний писатель не ошибся: принципиально новый двигатель для автомобиля, и не только уже существует. И приоритет здесь принадлежит советским, а позже российским ученым.

Легенды коварного открытия

История этого удивительного открытия окутана такой завесой мистики и тайны, что мы сначала думали, что это очередной розыгрыш а-ля «вечный двигатель».Судите сами. Одному из нас человек, близко знавший основную группу разработчиков, рассказал следующее. Пятерым изобретателям почти одновременно приснился сон (как Менделееву), где каждый увидел свою часть нового двигателя. Во сне же им было сказано, что данный двигатель предназначен «для возрождения былого величия России».

Но это только начало. Дальше стали происходить не менее странные вещи. Двигатель был готов. Но денег на его внедрение в России в начале 90-х годов не было. Творческий коллектив стал разбегаться. Двое его участников уезжают в Японию, где предлагают внедрить установку. И… гибнут при странных обстоятельствах. Один из разработчиков двигателя уезжает в США, где работает в подразделении НАСА. Он тоже пытается вдохнуть жизнь в двигатель. Однако сгорает живьем в собственном автомобиле. Уже здесь, в России, еще один из изобретателей с тяжелым психическим расстройством попадает в больницу для умалишенных…

Остался последний причастный к коварному изобретению: действительный член Российской академии естественных наук Юрий Потапов.

«Вечный двигатель» на экспертизе

К сожалению, Юрий Потапов из-за специфики своей работы сегодня не доступен для журналистов. Оказалось гораздо проще найти его сына Семена Потапова, работающего вместе с отцом. Он и рассказал все подробности потаповских изобретений.

Как и большинство открытий, потаповские двигатели появились на свет случайно. Сродни ньютоновскому яблоку.

— Я начал работать с отцом, когда вернулся из армии, то есть с 1988 года, — вспоминает профессор Семен Потапов. — Тогда мы занимались вихревыми трубками и решили попробовать с их помощью сделать устройство для охлаждения воды. Но оказалось, что вода в них не охлаждается, а наоборот, нагревается. Мы немного изменили конструкцию, и получился вихревой генератор.

Этот генератор уникален настолько, что в его существовании сомневаются до сих пор. КПД устройства превышает 100 процентов, а это, по мнению многих ученых мужей, противоречит элементарным законам физики. И тем не менее он запатентован в России, Франции, некоторых других странах. Его благополучно производят, и он уже вовсю действует, давая тепло людям. В Москве обогревает несколько домов в центре. В Молдове, где работает изобретатель, первым, кто решился на монтаж установки, был Фицканский монастырь. И вот уже несколько лет монахи получают горячую воду от этих установок.

Но что примечательно? Если честно, то, что сами изобретатели и разработчики до конца не понимают, откуда и за счет чего получается столь высокая производительность изобретения. Предполагается, что за счет кавитации.

Выглядит это примерно так: под высоким давлением в специальную сужающуюся «улитку «Циклон» насосом подается вода. При сужении увеличивается скорость течения. При закручивании спиралью в воде образуется вихрь. В центре «улитки» устанавливается тормоз — трубка, отводящая давление, — за счет чего создается разряжение внутри вихря, и происходит холодное кипение — так называемое кавитационное. Кавитационные пузырьки схлопываются — в результате выделяется энергия, и вода плавно нагревается.

Надо сказать, что теплогенератор проходил экспертизу на РКК «Энергия». Здесь даже сделали специальный прозрачный генератор из кварцевого стекла — чтобы видеть все происходящие внутри процессы. Из акта, подписанного заместителем генерального конструктора, доктором технических наук, профессором Владимиром Никитским: «Испытания теплогенераторов подтвердили их высокую эффективность по сравнению с другими типами нагревателей. Возможно, мы имеем дело с явлением, когда результирующий эффект значительно выше его составляющей. В целом, установки для нагрева жидкостей с использованием теплогенератора Потапова экономичны, экологически чисты, имеют большой гарантированный ресурс (не менее 15 лет) и не требуют специальной водоподготовки. Нам не известны виды продукции с более высокими потребительскими свойствами и с перспективой применения».

Но одними теплогенераторами история не заканчивается. Примерно на тех же принципах Потапов построил еще несколько устройств с такими же потрясающими характеристиками. В том числе — автомобильный двигатель, который тоже работает на воде, экологически безопасен и обладает огромным КПД.

Его экспериментальная модель находится в Кишиневе. Четырехцилиндровый двигатель мощностью около 30 лошадиных сил. В цилиндры под высоким, более 400 атмосфер, давлением впрыскивается нагретая вода. При резком падении давления и резком охлаждении она распадается на составляющие — водород и кислород. Из-за чего происходит взрыв.

Любопытно, что в качестве поршней в двигателе работает та же вода, которая во время взрыва перетекает из одного цилиндра в другой и производит механическую работу — вращает вал. Во время взрыва газовая смесь превращается обратно в воду и снова становится поршнем. Получается замкнутый цикл. Расход воды при этом минимален. А выхлопа нет вообще. Для запуска его, правда, требуется небольшое количество топлива, в качестве которого используется газ, например пропан. Но только для запуска. Дальше двигатель работает только на воде.Еще одна уникальная разработка — квантовая электростанция, или, как ее еще называют, гравитационно-гидравлическая станция, которая работает на падении воды. Еще два года назад по заказу Южной Кореи была построена ее экспериментальная модель. По словам Семена Потапова, ее некоторое время крутили и признали, что эффективность хорошая, но конструкция громоздкая: огромный агрегат, высота примерно 17 метров. Выход энергии большой, однако на свои нужды станция тратит порядка 85 процентов. То есть мало полезной энергии. Но это была пробная модель, первая ласточка. И сейчас идут работы по ее доработке.

Наверное, не стоит объяснять, почему все эти изобретения вызвали и продолжают вызывать массу споров. Одно время в Молдавии распоряжением совета министров было запрещено даже упоминать о них в прессе. Вероятно, чиновники действовали по принципу: этого не может быть, потому что этого не может быть никогда. С лихвой досталось и самому изобретателю, его работы не публиковались. Главный козырь оппонентов то, что по классической физике КПД не может превышать ста процентов.

— Да, это козырь из школьного учебника по физике, — говорит Семен Потапов. — Но споры о КПД — игра слов и цифр. На сегодня насчитывается 220 явлений, КПД которых гораздо выше 100 процентов. КПД ячейки Паперсона (холодный ядерный синтез) около 1200. А если подсчитать КПД атомного взрыва, там получатся миллионы единиц.

Несмотря ни на что, разработки Потапова воплощены в металле и продолжают «нарушать» классические законы физики. Что же касается автомобильных водяных двигателей, то в США уже восьмой год бегают на столь экзотичном топливе шесть машин.

Если отвлечься от мощности, производительности и прочих чисто технических деталей, то речь по сути идет о замещении привычных способов добычи энергии. Обогреватели, электростанции, автомобили, для которых не нужно топливо. А запасы его, какими бы обширными ни были, все же ограничены. Энергосодержание Земли истощяется. А значит, необходимо искать новые, нетрадиционные источники энергии. И вот они найдены, однако пока не объяснено с точки зрения традиционной физики, какие процессы протекают внутри устройств и почему они работают так, как работают, в них не верят и не спешат ставить на поток.

Конечно, некоторые изобретения до сих пор кажутся фантастикой. Но сколько случаев в мире того, когда сказка становится реальностью. Классическим примером может служить высказывание бывшего председателя совета директоров фирмы IBM Томаса Уотсона-старшего, сделанное им в конце 1940-х годов: глава будущего компьютерного гиганта утверждал тогда, что спрос мирового рынка на компьютеры вряд ли превысит пять (!) экземпляров. Сегодня в наших рабочих кабинетах их больше — и они продолжают размножаться как кролики… Или другой случай: Э. Резерфорд, открывший ядерную энергию, до конца своих дней был убежден, что человечество никогда ею не воспользуется.

Таблетка в бензобак

Успешные опыты по использованию воды в качестве топлива проводились в СССР еще в начале 50-х годов. Например, в журнале «ТЭК» N 2 за 2000 год профессор МАДИ Л. Г. Сапогин рассказывает, как его учитель профессор Г. В. Дудко в 1951 году участвовал в испытаниях двигателя внутреннего сгорания, который представлял собой гибрид дизеля с карбюраторным двигателем.

Для его запуска требовался всего стакан бензина. Потом зажигание отключалось, форсунками в камеры сгорания подавалась обыкновенная вода с какими-то специальными добавками, предварительно нагретая и сильно сжатая. Двигатель был установлен на лодке, и испытатели два дня плавали на ней по Азовскому морю, черпая вместо бензина воду из-за борта.

На Международном симпозиуме «Перестройка естествознания», состоявшемся три года назад в Волгодонске, некий изобретатель из Вильнюса П. Мачука докладывал, что он разработал вещество, таблетка которого на ведро воды превращает воду в заменитель бензина для обычных двигателей. Автомобиль ездит не хуже, только у выхлопа запах «тухлого чеснока», как выразился изобретатель. Себестоимость таблетки в три раза ниже, чем стоимость бензина на равную продолжительность поездки. Понятно, что состав таблетки и есть ноу-хау, которое изобретатель держит за семью печатями.

Известно немало подобных «баек». Так, в газете «Комсомольская правда» от 20 мая 1995 года приведена история А. Г. Бакаева из Перми, создавшего присадку, которая якобы позволяет любому автомобилю работать на воде.

Некий Ю. Браун в США построил демонстрационный автомобиль, в бак которого заливается вода, а Р. Гуннерман в ФРГ доработал обычный двигатель внутреннего сгорания для работы на смеси газ/вода или спирт/вода в пропорции 55:45. Доктор Дж. Грубер из ФРГ упоминает о двигателе С. Мейера с водой в роли топлива, запатентованном в США в 1992 году (патент США N 5149507). Об этом двигателе сообщалось в телепередаче по 4-му каналу Лондонского телевидения 17 декабря 1995 года. Дж. Грубер пишет и о двигателе немецкого изобретателя Г. Пошля, работающем на смеси вода/бензин в пропорции 9:1.

Еще в XIX веке ученые мужи приняли решение не принимать к рассмотрению «вечные двигатели». Это решение спустя два века остается в силе. Каждая аналогичная заявка просто отправляется в корзину. Не спорим, большинство из них наверняка бред, но сколько среди этого мусора действительно ценных разработок?

В мире немало изобретений, способных перевернуть все представления об энергетике. Их применение может дать толчок к очередной научно-технической революции. Но почему о них никто не знает? Почему им не дают ходу?Вероятно, опять во главу угла ставятся финансовые интересы? Вся мировая экономика находится в жесткой зависимости от топливного и энергетического сектора. Понятно, что основным игрокам этого рынка появление альтернативы не нужно. Нефтяные картели скорее пойдут на что угодно, лишь бы не дать появиться на свет двигателям, работающим на воде. Известны случаи, когда за бешеные деньги покупались разработки и патенты на изобретения только для того, чтобы на долгие годы их можно было бы уложить под сукно. Сколько денег выбрасывается на то, чтобы остановить определенные исследования, запретить очередное направление науки, прикрыть перспективные направления, никто наверно, никогда не узнает.

No related links found

tainy.net


Смотрите также