Гидравлический удар – это резкое повышение давления в трубопроводах и каналах с движущейся жидкостью при внезапном изменении скорости потока. Это сложный динамический волновой процесс образования упругих деформаций жидкости и их распространения по длине трубопровода.
Гидравлический удар создает ударную волну в виде распространяющегося в жидкости фронта резкого, почти мгновенного изменения ее параметров — давления и скорости. С явлением гидравлического удара приходится сталкиваться при быстром срабатывании задвижек, когда резкое прекращение тока жидкости вызывает в трубопроводе волну повышенного давления, что зачастую приводит к разрыву стенок. Увеличение давления при гидравлическом ударе определяется в соответствии с теорией Н.Е. Жуковского (1899) произведением трех параметров: плотности жидкости, разницы средних скоростей течения в трубопроводе до и после закрытия задвижки, скорости распространения ударной волны вдоль стенок. При абсолютно жестких стенках трубопровода скорость ударной волны равна скорости звука в данной жидкости (в воде — 1400 м/с). В случае упругих стенок скорость ударной волны падает по мере снижения модулей упругости жидкости и материала трубы, уменьшения толщины стенки трубы и увеличения ее диаметра. На использовании силы гидравлического удара основано действие гидравлического тарана. При очень большом увеличении давления гидравлический удар может вызывать аварийные ситуации на трубопроводах, в каналах и шлюзах.
Для предупреждения гидравлического удара на трубопроводах устанавливают предохранительные устройства (клапаны, уравнительные резервуары, холостые выпуски, воздушные колпаки, вентили и др.). Ударные волны существуют и в открытых потоках, на поверхности воды: при открывании ворот шлюзов, при «запирании» течения реки (бора). На шлюзах для снижения возможности образования гидравлического удара используют повышение числа камер при шлюзовании и установку специальных регуляторов потока и предохранительных мембран.
Источник: Гражданская защита: Энциклопедия в 4 томах. Том I (А–И); под общей редакцией С.К. Шойгу; МЧС России. – М.: Московская типография № 2, 2006.