Вопрос 16

Воздействие на человека, сооружения и технику ударной волны (УВ) взрыва. Взрыв - это внезапное высвобождение энергии взрывчатых веществ, сопровождающееся образованием волны сжатия (при наземном взрыве - воздушная УВ). По форме УВ состоит из от­носительно короткой фазы избыточного давления (фазы сжатия) и более продолжительной, но менее выраженной фазы разрежения с от­рицательным давлением (рис. 2). Негативное воздействие второй фазы на человека и здания несущественно.

СМ. РИСУНОК

УВ характеризуется скоростью распространения V , скорост­ным напором и избыточным давлением ∆P. V воздушной взрыв­ной волны в непосредственно близости от места взрыва в несколь­ко раз превышает скорость звука в воздухе, а с увеличением рас­стояния снижается до нее, т.е. до 340 м/с. Скоростной напор соз­дают движущиеся массы воздуха непосредственно за фронтом УВ, в области сжатия. Он исчезает несколько позднее нежели ∆Р (за счет инерции воздушных масс). Избыточное давление во фронте УВ (∆Р_ф) - ее основной поражающий фактор, представляющий из себя разность между максимальным давлением УВ и нормальным атмосфер­ным давлением перед фронтом УВ.

При встрече с препятствием в так называемой зоне регулярного отражения ∆Р увеличивается за счет резкой остановки движу­щихся слоев сжатого воздуха, создавая избыточное давление в от­раженной волне - Р_отр. ∆Р_ф можно измерить датчиком, располо­женным параллельно распространению УВ, ∆Р_отр - датчиком, рас­положенным перпендикулярно проходящей УВ. При больших значениях ∆Р избыточное давление отраженной волны приближается к 8 ∆Р_ф , а при малых значениях ∆Р уменьшается до 2 ∆Р_ф.

∆Р_ф для эталонной мощности взрыва на заданных расстояниях от его центра при наземном взрыве (или эпицентра при воздушном или подземном) находят по таблицам или графикам. Для наземного взрыва мощностью в 1 Мт ∆Р_ф на удалении 3 км составляет 90 кПа, 4 км - 50 кПа. 6 км - 25 кПа, 10 км - 12 кПа, 20 км - 5 кПа. Для взрывов другой мощности точка с аналогичным давлением легко оп­ределяется по формуле, полученной на основе закона подобия (рас­стояние от центра взрыва, на котором образуется данное давление, пропорционально кубическому корню из мощности взрыва).

R₁/R₂=³(q₁/q₂) при ∆Р_ф=const, (4)

где R₁ и R₂ - расстояния до центров взрывов с тротиловыми эквивалентами q₁ и q₂ соответственно.

При воздушном взрыве на расстояниях равных высоте взрыва, ∆Р_ф равна ∆Р_ф наземного взрыва, при больших расстояниях ∆Р_ф воз­душного взрыва больше ∆Р_ф наземного за счет совместного воздей­ствия проходящей (или падающей) и отраженной ударных волн.

УВ приводят к поражений людей как за счет воздействия ∆Р, так и вследствие ударов обломками разрушаемых зданий и сооруже­ний, осколками стекла и другими вторичными НФ. Крайне тяжелые, ведущие к смертельному исходу, контузии и травмы (разрывы внут­ренних органов, переломы костей, внутренние кровотечения и т.п.) вызываются воздействием ∆Р_ф > 100 кПа, тяжелые контузии и травм - при ∆Р_ф = 60.. 100 кПа, поражения средней тяжести - при ∆Р_ф = 40...60 кПа, легкие - при ∆Р_ф = 20...40 кПа.

Воздействие ∆Р_ф на здания и сооружения вызывает следующие степени разрушения (для зданий с металлическим каркасом): пол­ное разрушение - с невозможностью дальнейшего использования зда­ния - при ∆Р_ф = 60... 80 кПа; сильные разрушения при не целесо­образности ремонта и восстановления - при ∆Р_ф = 20...40 кПа; разрушение остекления - при ∆Р_ф = 2...7 кПа. Тяжесть разруше­ний может существенно меняться в зависимости от характера стро­ений (например, деревянные и железобетонные здания), их этаж­ности, плотности застройки и т.д. Плотность застройки 50% и бо­лее уменьшает ∆Р_ф на 20...40%, плотность менее 30% практичес­ки не сказывается на степени разрушений. Из энергетического, коммунального и промышленного оборудования наиболее стойкими к воздействию УВ являются подземные газовые, водопроводные и ка­нализационные сети (их разрушения возможны только при ∆Р_ф = 600...1500 кПа).

Прогнозирование поражений людей и разрушений зданий, промыш­ленного и коммунального оборудования УВ ядерных взрывов деталь­но изложено в справочниках и руководствах по ГО, а также в учебнике [13].