Calculadora de raio de explosão

Esta calculadora de raio de explosão estima a distância na qual uma explosão em fase condensada ainda produz uma sobrepressão incidente de pico escolhida. Informe a massa explosiva em quilogramas, um fator de equivalência TNT e uma sobrepressão-alvo em quilopascais. O motor converte a carga em massa equivalente de TNT, inverte a curva de sobrepressão em distância reduzida de Kinney–Graham com uma bisseção fixa e devolve o raio de Hopkinson–Cranz em metros. Limiares típicos de triagem incluem cerca de sete quilopascais para quebra de janelas e cerca de trinta e cinco quilopascais para danos graves em edifícios. O modelo é uma idealização de onda de choque em campo livre: omite reflexões, confinamento, terreno e lesões.

O que significam a distância reduzida e a sobrepressão de pico

A escala de raiz cúbica de Hopkinson–Cranz é o modo padrão de primeira ordem para comparar ondas de choque no ar provenientes de massas de carga diferentes. Duas explosões geometricamente semelhantes produzem a mesma sobrepressão de pico na mesma distância reduzida Z, definida como o raio físico R dividido pela raiz cúbica da massa equivalente de TNT W. Por isso oito quilogramas de TNT, na mesma sobrepressão, alcançam o dobro da distância de um quilograma: a raiz cúbica de oito é dois.

A equivalência TNT converte um explosivo real em uma massa equivalente de TNT por meio de um fator publicado de eficácia relativa, de modo que uma carga de C-4, ANFO ou pólvora negra pode ser triada com a mesma curva de sobrepressão após a multiplicação. Esta calculadora então inverte a fórmula de sobrepressão incidente de Kinney–Graham de 1985, que fornece a razão entre a sobrepressão de pico e a pressão atmosférica padrão como uma função decrescente e suave de Z.

A razão usa o produto fechado de três denominadores em raiz quadrada que Kinney e Graham ajustaram a dados de onda de choque em campo livre, com P-zero igual a cento e um ponto três dois cinco quilopascais. Resolver Z na sua sobrepressão-alvo e multiplicar pela raiz cúbica de W produz o raio em metros.

A sobrepressão incidente de pico é o salto brusco de pressão acima do ambiente em uma superfície paralela à frente de onda; não é pressão refletida em uma parede de frente, nem impulso, nem um raio de fragmentos. Pontos de controle habituais de planejamento incluem cerca de sete quilopascais, perto de uma libra por polegada quadrada, para quebra de janelas, e cerca de trinta e cinco quilopascais, perto de cinco libras por polegada quadrada, para danos estruturais graves. Esses pontos são números de triagem, não critérios de lesão.

O motor é um modelo de fonte pontual em campo livre: não tem reflexão no solo, nem cânion urbano, nem bunker, nem meteorologia Monte Carlo.

Onde uma estimativa de raio de explosão se encaixa — e onde não

Engenheiros de segurança de processo usam um raio de explosão em distância reduzida como primeiro contorno ao triar o armazenamento de materiais energéticos, esboços de consequências de acidente ou o afastamento em torno de uma unidade de processo, antes de abrir um livro completo de Kingery–Bulmash ou uma simulação de dinâmica de fluidos computacional.

Professores e estudantes encontram a mesma identidade de raiz cúbica em cursos de física de explosões e proteção civil: dada a massa, a equivalência TNT e uma sobrepressão de livro, qual é R, e se oito vezes a massa realmente duplica a distância. Esta página não é um auxílio de projeto de armas, nem uma tabela de letalidade, nem um substituto de UFC 3-340-02, de um consultor de explosões credenciado ou de um cálculo de pressão refletida em uma fachada real.

Prefira-a quando você já tiver uma massa de carga, um fator TNT publicado e um limiar de sobrepressão de campo livre em quilopascais; converta primeiro libras e libras por polegada quadrada se o documento de origem for imperial. Mantenha as requisições dentro dos limites documentados, fixe o raio arredondado nos testes e lembre-se de que solo, edifícios e confinamento podem deslocar o contorno verdadeiro por um fator grande.

Combine a calculadora com outros auxiliares de física determinísticos e gratuitos quando estiver montando um laboratório pequeno de triagem, e não um modelo completo de consequências.