Другим примером гипотетического пожара целесообразно рассмотреть пожар на складе химических боеприпасов, при котором снаряды попадают в зону горения. В первую очередь это относится к подлежащим уничтожению боеприпасам, которые схематично можно представить состоящими из собственно боеприпаса с ёмкостью, наполненной отравляющим веществом, и топливного блока, придающего ему разгонное движение при отстреле [20, 21].
При хранении и транспортировке, а также в процедурах, сопутствующих ликвидации боеприпасов на объектах по уничтожению и утилизации химического оружия, изделия находятся в разукомплектованном виде — без топливных блоков. Их центровка нарушена, и при собственном движении они аэродинамически не стабилизированы. Поэтому в случае движения под действием струи отравляющих веществ из отверстия запального стакана снаряды будут вращаться.
Рассмотрим поведение химического боеприпаса при его высокотемпературной разгерметизации. При пожаре запальный стакан может быть повреждён возросшим давлением токсичных веществ, и они в виде высокотемпературной парогазовой струи истекают в окружающую среду. Появившаяся сила реакции струи сообщает снаряду импульс силы и может привести к его движению. Задача полёта химического аварийного боеприпаса в такой постановке ставилась, например, в [19 — 21, 48].
В строгой математической постановке для определения геометрических и энергетических параметров аварийного боеприпаса следует решать систему дифференциальных уравнений для нестабилизиро-ванного снаряда, движущегося под действием реактивной силы истекающей струи с учётом его вращений в вертикальной плоскости [20]. Такая система дифференциальных уравнений является некорректной, а её решение — не однозначным из-за аэродинамической нестабилизированности взлетающего снаряда. Решение такой задачи имеет сложный и неоднозначный характер,так как существенно зависит от ориентации боеприпаса в момент начала движения. Судя по литературным данным, такая задача не ставилась и не решалась.
Для устранения этого математического казуса при t = 0 необходимо задать ненулевые значения тра-екторной и угловой скоростей движения объекта [20]. Тогда дальнейшее решение дифференциальных уравнений приобретает корректную форму. Расчёты показали,что при при полётах мелкокалиберных снарядов время истечения парогазовой струи через отверстие запального стакана значительно меньше времени его полёта по траектории. Поэтому для инженерных расчётов предлагается использовать приближённый подход, учитывающий вращение изделия только на участке его пассивного полёта, а разгонное движение снаряда считать происходящим без угловой скорости.
Расчёты различных режимов начального движения аварийных химических боеприпасов из очага пожара показали [21], что уменьшение начальных углов вылета а (углов между вектором скорости изделия и горизонтом) от 90 град, до некоторого характерного угла ос0
— разного для боеприпасов с различными массовыми и геометрическими характеристиками — даёт увеличение дальности полёта боеприпаса, уменьшая одновременно высоту его подъёма. Начиная с некоторых относительно небольших углов а <а0 происходит резкий «провал» траекторного движения, то есть оно становится заниженно навесным. При выполнении соотношения
(где:
Rz — вертикальная составляющая силы тяги R; Rz = R sin а;
Y = Fa sin a — подъёмная сила; Fa — сила аэродинамического сопротивления движению; G — сила тяжести) снаряд теряет возможность лететь и способен только к проскальзыванию по подстилающей поверхности.
Проведённые расчёты [21] для малогабаритных химических боеприпасов, снаряжённых токсикантами разных видов, позволили сделать некоторые конкретные выводы :
— расходные и временные параметры траектор-ного движения боеприпасов с различными отравляющими веществами слабо отличаются;
— высота и дальность полёта аварийных боеприпасов определяются их ориентацией в момент разгерметизации объёма с токсикантом. Дальность полёта рассмотренных изделий не превышает 1,5 км.;
— рассмотренные боеприпасы в виде реактивных и ствольных снарядов, ориентированные вверх запальным стаканом,при аварийной высокотемпературной разгерметизации не способны к передвижению;
— изделия, ориентированные запальным стаканом вниз, способны к полёту под действием реактивной струи при начальных углах к горизонту а0> (20 — 30) градусов. При меньших углах вылета боеприпасы могут передвигаться только в горизонтальной плоскости.
Проведённый анализ позволяет сделать практическую рекомендацию, исключающую опасность разлёта химических боеприпасов при термической разгерметизации : при хранении, транспортировке и других работах изделия не должны располагаться вниз запальным стаканом.
Учитывая нестойкость отравляющих веществ к термическим воздействиям, можно заключить, что основная опасность пожара на складе химических боеприпасов будет, очевидно, связана не с токсическим воздействием,а с вероятностью распространения пожара на другие объекты арсенала. Снаряды ствольной и реактивной артиллерии, мины, бомбы и боевые части ракет представляют собой толстостенные стальные ёмкости, имеющие большие массы и обладающие большой теплоёмкостью. Поэтому они способны довольно долго сохранять достигнутую температуру. При аварии разлетающиеся боеприпасы, разогретые в очаге пожара до температур более тысячи градусов, могут иниицировать, например, загорание крыши другого склада или строения или, пробив окно или дверь, зажечь какие-либо горючие материалы в других помещениях объекта. Кроме того, разлетающиеся из очага пожара массивные снаряды представляют для персонала объекта реальную ударную опасность.