Fala uderzeniowa

Fizyka fali uderzeniowej

Fala uderzeniowa jest falą mechaniczną (akustyczną) o niewielkiej częstotliwości do 20 Hz (zakres infradźwięków), w której następuje gwałtowna zmiana ciśnienia rozchodząca się w przestrzeni. Cechuje ją szybki, wysoki wzrost ciśnienia w stosunku do ciśnienia otoczenia, najczęściej w przybliżeniu od 50 do 80 MPa oraz bardzo krótki czas narastania fali – krótszy niż 10 ns.

By zapewnić odpowiednią skuteczność działania fali uderzeniowej, strumień energii powinien być zogniskowany (skupiony) na niewielkim obszarze. Dobrze uwodnione tkanki miękkie zapewniają dobrą propagację fali uderzeniowej nie ulegając przy tym uszkodzeniu. Napotykając na swej drodze twardy materiał, kamień lub złóg, fala wywołuje w nim naprzemienne naprężenia ściskające i rozciągające, które (zwłaszcza te drugie) wywołują pękanie i kruszenie materiału. Reszty dopełniają zjawiska kawitacji.

Zjawisko Kawitacji

Kawitacja to zespół zjawisk polegających na powstawaniu, powiększaniu i znikaniu pęcherzyków bądź innych kawern (zamkniętych obszarów), które zawierają gaz, parę cieczy lub mieszankę gazowo-parową. Woda ulega przemianie w bąble pary wodnej, zapadanie się ich i kurczenie pod wpływem miejscowego spadku ciśnienia lub wzrostu temperatury i implozji skutkuje wytworzeniem fali uderzeniowej. Zmiany ciśnienia zachodzące lokalnie przekraczają ciśnienie płynu nawet do kilkuset razy, dzięki czemu mogą spowodować zniszczenie dowolnego materiału.

Aparaty mogą posiadać różne źródła generujące falę uderzeniową:

  • elektrohydrauliczna,
  • elektromagnetyczna,
  • elektryczna (piezoelektryczna),
  • pneumatyczna (balistyczna).

Najistotniejszym parametrem fali, który decyduje o „skuteczności” oddziaływania na tkankę jest ciśnienie podawane najczęściej w MPa. Wartość generowanego ciśnienia ma z kolei wpływ na kolejny parametr jakim jest gęstość energii w większości przypadków wyrażany w jednostce [mJ/mm2].

Następną ważną cechą fali jest energia całkowita, czyli iloczyn liczby impulsów do całkowitej energii pojedynczego impulsu. Całkowita energia pojedynczego impulsu fali jest określana jako suma gęstości energetycznych w całkowitym polu przekroju poprzecznego wiązki akustycznej.


Fala radialna Fala skupiona Fala planarna