Связь газодинамических параметров дефлаграционного взрыва и формирования взрывной нагрузки в чистых помещениях

Введение. Аварийные взрывы газовоздушных смесей в замкнутых объемах представляют серьезную угрозу для персонала, строительных конструкций и технологического оборудования. Одним из ключевых факторов, определяющих характер разрушений, является не только максимальное избыточное давление, но и особенности его формирования во времени, связанные с газодинамическими и деформационными процессами внутри объема.

Цели и задачи. Целью работы является анализ взаимосвязи между стадиями развития дефлаграционного взрыва, определенными по данным видеорегистрации, и динамикой изменения избыточного давления в экспериментальном объеме чистого помещения.

Материалы и методы. Эксперимент проводился на лабораторной установке размерами 2230 × 2230 × 2360  мм с рабочим объемом 11,74 м3. Ограждающие конструкции выполнены из сэндвич-панелей АМС-МЗМО. В качестве легкосбрасываемой конструкции использовался дверной проем, затянутый полиэтиленовой пленкой. В рабочий объем подавался пропан-бутан в количестве 525 л (стехиометрическая смесь, 4,5 %). Регистрация давления осуществлялась двумя датчиками APZ 3420, процесс снимался высокоскоростной камерой с частотой 239 кадр/с.

Результаты и их обсуждение. По данным видеорегистрации определены основные стадии процесса: вскрытие герметичности (0,735 с), первый прогиб конструкции (0,747 с), максимальный прогиб (0,865 с) и формирование полного проема (0,885 с). Максимальные значения избыточного давления составили 654 Па (датчик № 1) и 520 Па (датчик № 2). Сопоставление данных видеорегистрации с осциллограммой давления показало стадийный характер формирования взрывной нагрузки, обусловленный последовательным развитием газо­динамических и деформационных изменений.

Заключение. Совместный анализ видеорегистрации и осциллограммы давления позволяет более полно описать механизм формирования взрывной нагрузки при внутреннем дефлаграционном взрыве в чистом помещении и может быть использован при оценке работы легких ограждающих конструкций.

1. Комаров А.А. Особенности расчета параметров газодинамических потоков при аварийных взрывах // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2024. № 33 (1). С. 15–23. DOI: 10.22227/0869-7493.2024.33.01.15-23. EDN HOVRNA.

2. Комаров А.А., Бузаев Е.В. Расчет параметров динамических нагрузок, формирующихся при взрывной аварии на энергоемком объекте и распространяющихся по территории городской застройки // Научное обозрение. 2015. № 16. С. 157–161. EDN VWGIMZ.

3. Комаров А.А., Громов Н.В., Бажина Е.В. Восстановление сценария развития взрывной аварии расчетным методом // Безопасность труда в промышленности. 2020. № 8. С. 7–13. DOI: 10.24000/0409-2961-2020-8-7-13. EDN VPTZZE.

4. Комаров А.А., Казеннов В.В., Гусев А.А., Громов Н.В. Критерий квазистатичности взрывного давления газопаровоздушных смесей в помещениях // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2015. № 24 (8). С. 56–61. DOI: 10.18322/PVB.2015.24.08.56-61. EDN UMGNOT.

5. Komarov A.A., Korolchenko D.A., Gromov N.V., Korolchenko A.D. Specifics of Explosion-Venting Structures Providing Acceptable Indoor Explosion Loads // Applied Sciences. 2022. No. 12 (1). P. 25. DOI: 10.3390/app12010025. EDN GUELNS.

6. Komarov A.A., Gromov N.V., Sokolova Y. Assessing Destructive Capacity of Impulse Loads // MATEC Web of Conferences. 2016. No. 86. P. 01023. DOI: 10.1051/matecconf/20168601023. EDN YUTTHZ.

7. Грохотов М.А., Комаров А.А. Определение скорости распространения фронта пламени при аварийных дефлаграционных взрывах // Безопасность труда в промышленности. 2020. № 7. С. 7–13. DOI: 10.24000/0409-2961-2020-7-7-13. EDN NWGKIV.

8. Komarov A.A., Gromov N.V., Korolchenko A.D. Influence of Hydrodynamic Processes on Apparent Flame Velocity in Accidental Explosions // E3S Web of Conferences. 2023. No. 457. P. 02039. DOI: 10.1051/e3sconf/202345702039. EDN RWZZUR.

9. Komarov A.A., Gromov N.V. Experimental Observation of Visible Flame Propagation Rate in Accidental Deflagration Explosions and Explosive Load Reduction // MATEC Web of Conferences. 2018. No. 251. P. 02024. DOI: 10.1051/matecconf/201825102024. EDN ZSLTFW.

10. Komarov A.A., Azamov J.M. Processing of Experimental Data Describing Internal Deflagration Explosions // E3S Web of Conferences. 2023. No. 410. P. 02042. DOI: 10.1051/e3sconf/202341002042. EDN VBZACN.

11. Komarov A.A., Bazhina E.V., Bobrov Yu. Relationship between Gas-Dynamic Flows and Impacts of Emergency Explosions Indoors // MATEC Web of Conferences. 2016. No. 86. P. 04048. DOI: 10.1051/matecconf/20168604048. EDN YVAFXV.

12. Бузаев Е.В. Формирование взрывопожароопасных облаков тяжелых и легких углеводородных соединений на примере взрывной аварии // Пожаротушение: проблемы, технологии, инновации : сб. мат. Междунар. науч.-практ. конф. М. : Академия ГПС МЧС России, 2012. С. 282–284.

13. Комаров А.А., Громов Н.В., Рядченко Л.В. Процесс формирования взрывоопасной смеси в экспериментальной камере // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2025. № 34 (2). С. 20–31. DOI: 10.22227/0869-7493.2025.34.02.20-31. EDN HXEQHI.

14. Грохотов М.А., Комаров А.А., Бегишев И.Р., Загуменников Р.А., Ибатулин Р.А. Расчет скорости распространения фронта пламени в газовых смесях // Пожаротушение: проблемы, технологии, инновации : мат. 7-й междунар. науч.-практ. конф. М. : Академия ГПС МЧС России, 2020. Ч. 2. С. 78–81. EDN AOSKDK.

15. Комаров А.А., Тимохин В.В. Экспериментальное исследование и моделирование процесса формирования взрывоопасных концентраций // Безопасность труда в промышленности. 2023. № 1. С. 84–88. DOI: 10.24000/0409-2961-2023-1-84-88. EDN NJINDO.

16. Комаров А.А., Корольченко Д.А., Громов Н.В. Экспериментальное определение эффективности остекления при аварийных взрывах внутри зданий // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2022. № 31 (6). С. 78–90. DOI: 10.22227/0869-7493.2022.31.06.78-90. EDN XCWQKD.

17. Komarov A., Korolchenko D., Gromov N., Korolchenko A., Jafari M., Gravit M. Specific Aspects of Modeling Gas Mixture Explosions in the Atmosphere // Fire. 2023. No. 6 (5). P. 201. DOI: 10.3390/fire6050201. EDN AZAZWS.

18. Komarov A.A., Gromov N.V. Particular Aspects of Calculating Affecting Factors of Fireballs Emerging from Aircraft Crash // MATEC Web of Conferences. 2018. No. 251. P. 02031. DOI: 10.1051/matecconf/201825102031. EDN MYGHZU.

19. Васюков Г.В., Корольченко А.Я., Рубцов В.В. Образование взрывоопасных объемов при аварийном поступлении пропан-бутановых смесей в помещение // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2005. № 14 (6). С. 39–42. EDN KRRRFD.

20. Шевченко А.П., Комаров А.А., Петров Р.Ю. Видимая скорость пламени и взрывное воздействие паровоздушных смесей трансформаторного масла и бензина: экспериментальная методика и результаты // Сибирский пожарно-спасательный вестник. 2026. № 1 (40). С. 172–183. DOI: 10.34987/2500-4026-2026-1-172-183. EDN MMGZKQ.

21. Тимохин В.В., Комаров А.А., Петров Р.Ю., Шевченко А.П., Шангараев Р.Р. Дифференциация типов взрывного превращения по характеру повреждений строительных конструкций // Технологии техносферной безопасности. 2025. № 4 (110). С. 101–112. DOI: 10.25257/TTS.2025.4.110.101-112. EDN NANEJH.

22. Komarov A.A., Phan T.A. Determining the Effectiveness of Protective Fences from Explosions of Terroristic Orientation // MATEC Web of Conferences. 2017. No. 117. P. 00082. DOI: 10.1051/matecconf/201711700082. EDN XNUTNO.