Оценка поражающих действий осколков энергоносителей в оболочках

В сферическом стальном газгольдере высота давления объемом 600м³ со сжатым воздухом, не имеющим средств сброса давления, в результате сверхнормативного поступления воздуха давление значительно превысило рабочее давление (0, 8 МПа), вследствие чего произошло взрывное разрушение оболочки.

Параметры оболочки: радиус r=5, 25м, толщина стенки d=16мм, сталь 09Г2С. Напряжение в стенке сферической оболочки определяется по формуле σ = ∆ Рr(2d). Отсюда подсчитаем разрушающее давление, Па, подставив значение нормативного сопротивления силам по временному сопротивлению R_ип=470 МПа.

∆ Р=2dR_ип/r=2*0, 16*470*10⁶/5, 25=2, 86*10^6.

Поверхность сферы, м³:

S_c=4π r²=4*3, 14*5, 25²=346, 4.

Объем газгольдера, м³:

V=(4/3)*3, 13*5, 25³=606, 1.

Масса оболочки, кг, при плотности металла ρ ₁=7800кг/м³ равна

m=S_cd ρ ₁=346, 4*0, 016*7800=43, 2*10³.

Плотность воздуха в газгольдере при давлении Р=∆ Р+Р₀ найдем по уравнению изентропы при γ =1, 4 с учетом параметров воздуха при атмосферном давлении Р₀=0, 10 МПа, ρ ₀=1, 22 кг/м³:

ρ +ρ ₀=(Р/Р₀)^1/γ =1, 22(2, 96/0, 10)^{1/1, 4}=13, 72.

Полная масса газа С+рV=13, 72*606, 1=8, 32*10³кг. Отношение масс сжатого воздуха и металла оболочки:

β =С/m=8, 32*103/43, 2*10³=0, 193.

Посчитаем удельную энергию газа, Дж/кг:

Q=∆ Р/(ρ (γ -1))=2, 86*10⁶/(13, 72(1, 4-1))=0, 521*10⁶.

Начальная скорость осколков оболочки:

Ориентировочно дальность полета осколков при Н = 4 м:

,

м