Расчет нагрузок, создаваемых ударной волной

1 Общие сведения

В мирное время причиной взрывов является образование топливо-, паро- и пылевоздушных смесей. Такие взрывы возникают как следствие разрушения емкостей с газом, трубопроводов или технологических линий. При разрушении агрегатов или коммуникаций не исключается истечение газов или сжиженных углеводородных продуктов, что приводит к образованию взрывоопасной смеси. Взрыв такой смеси происходит при определенной концентрации газа в воздухе. Например, если в 1 м³ воздуха содержится 21 л пропана, то возможен взрыв, если 95 л – возгорание. Сильным взрывам пылевоздушной смеси обычно предшествуют локальные хлопки внутри оборудования, при которых пыль переходит во взвешенное состояние с образованием взрывоопасных концентраций. Наиболее опасны в эксплуатации аппараты и трубопроводы высокого давления ацетилена (0,15 – 2,5 МПа), так как при случайных перегревах может возникнуть взрыв.

В военное время возможно применение оружия массового поражения – ядерного оружия. Мощность ядерного боеприпаса q определяется количеством высвобождающейся при его взрыве энергии (тротиловым эквивалентом), то есть количеством взрывчатого вещества (тротила), при взрыве которого выделяется столько же энергии, что и при взрыве рассматриваемого ядерного боеприпаса (ЯБП). Тротиловый эквивалент (ТЭ) измеряется в тоннах, килотоннах или мегатоннах. Чтобы представить мощность ядерного взрыва, достаточно знать, что при взрыве 1 кг тротила образуется 1000 ккал, а 1 кг урана – 18 млрд. ккал.

По мощности ЯБП делят на:

- сверхмалые – менее 1 кт; крупные – от 100 кт до 1 Мт

- малые – от 1 до 15 кт; сверхкрупные – при ТЭ свыше 1 Мт;

- средние – от 15 до 100 кт; нейтронные боеприпасы

мощностью 0.5 2 кт

В зависимости от высоты на которой производится взрыв, ядерные взрывы делят на:

- высотные, если взрыв ЯБП произведен на высоте (Н) более 15 км;

- воздушные, если < Н ≤ 3,5 ;

- наземные (надводные), если Н ≤ ;

- подземные (подводные), произведенные на глубине до 1 км.

При взрыве одним из наиболее мощных поражающих факторов является ударная воздушная волна (УВВ). Она образуется за счет колоссальной энергии, выделяемой в центре взрыва, что приводит к возникновению здесь огромной температуры и давления. Ударная воздушная волна – область резкого сжатия воздуха, распространяющаяся во все стороны с одинаковой сверхзвуковой скоростью. Но по мере движения УВВ скорость ее распространения падает и снижается давление во фронте ударной волны до атмосферного.

Параметры УВВ:

1. Избыточное давление. Определяется разностью между фактическим давлением воздуха в данной точке и атмосферным давлением. Измеряется в кг /см² или паскалях (1 кг /см² = 100 кПа).

2. Скоростной напор воздуха (измеряется в кг/см² или Па). Обладает метательным действием. Зависит от скорости и плотности воздуха за фронтом УВВ.

Нагрузки, создаваемые ударной волной в результате взрыва емкости со сжатым газом, взрыва газовоздушной смеси, воздушного и наземного ядерных взрывов, приводят к разрушениям зданий, сооружений, оборудования, установок и к косвенным или непосредственным поражениям людей.

При косвенном поражении УВВ, разрушая постройки, вовлекая в движение огромное количество твердых частиц, осколков стекла и других предметов различной массы, которые травмируют людей. Наибольшее количество пострадавших – жертвы косвенного воздействия УВВ.

При непосредственном поражении УВВ наносит людям крайне тяжелые, тяжелые, средние и легкие травмы.

1. Крайне тяжелые (обычно не совместимые с жизнью) возникают при воздействии избыточного давления величиной свыше 100 кПа.

2. 2. Тяжелые травмы (сильная контузия организма, поражение внутренних органов, потеря конечностей, сильное кровотечение из носа и ушей) возникают при избыточном давлении 100…60 кПа.

3. Средние травмы (контузии, повреждение органов слуха, кровотечения из носа и ушей, вывихи) имеют место при избыточном давлении 60…40 кПа.

4. 4. Легкие травмы (ушибы, вывихи, временная потеря слуха, общая контузия) наблюдаются при избыточном давлении 40…20 кПа.

Для принятия решений по проведению восстановительных работ на объектах, подвергшихся разрушению, необходимо провести оценку степени разрушения.