Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow БЖД arrow Гражданская оборона и гражданская защита

Ударная волна

Ударная волна - это участок сильного сжатия воздуха, разогретого до нескольких миллионов градусов, что распространяется со сверхзвуковой скоростью (335 м / с) во все стороны от центра взрыва.

Источником возникновения ударной волны является высокое давление в центре взрыва, достигает 10 +5 млрд Па.

Она состоит из зоны сжатия (где давление выше атмосферного) и зоны разрежения (давление ниже атмосферного). Поражающее действие ударной волны определяется двумя параметрами: избыточным давлением ДР Ф и скоростным напором ДР ШИ воздуха.

Избыточное давление - (ДР ф) - это разница между нормальным атмосферным давлением перед фронтом волны и максимальным давлением во фронте ударной волны Р с, то есть ДР Ф = Р ф - Р в.

Единицей избыточного давления в системе СИ является паскаль (Па), несистемная единица кгс / см 2, 1 кгс / см 2 = 9,80665 · десять четыре Па ≈100 кПа.

Скоростной напор давления (ДР ШВ) - это динамическая нагрузка, которое создается потоком воздуха. Так же, как и избыточное давление, скоростной напор измеряется в паскалях (Па).

Продолжительность действия ударной волны t уд - измеряется секундами. Эта величина зависит от мощности взрыва q. С увеличением мощности взрыва, время действия сжатия увеличивается и тем сильнее ее поражающее сила.

Ударная волна вызывает поражение в результате действия избыточного давления, скоростного напора воздуха, она мгновенно охватывает человека со всех сторон.

При столкновении фронта ударной волны с человеком или животным на тело действует большое давление и это ощущается как удар. Этот удар создает волну сжатия, которая распространяется в тканях и органах с большой скоростью до 1500 м / с. Ткани и органы не успевают отреагировать (изменить форму, сжаться или расшириться), поэтому на некоторые из них действует давление, значительно больше, чем они могут выдержать и, конечно, происходят повреждения органов. Степень повреждения тканей и органов зависит от давления ударной волны, скорости ее распространения. Особенно сильно повреждаются органы, наполненные газом (легкие, кишечник), кровью (печень, селезенка, крупные сосуды) и те, которые имеют полости и наполнены жидкостями (желчный пузырь, желудок, мочевой пузырь). При воздействии взрывной волны проходит сильное сжатие, а затем очень быстрое расширение воздуха, находящегося в органах, что приводит к разрыву значительного количества тканей.

В органах, наполненных жидкостью, в паренхиматозных органах, в которых содержится много крови, под действием волны сжатия проходит мощный гидравлический удар. В связи с тем, что жидкости практически не сжимаются при воздействии на них давления, они по закону гидродинамики передают его во все стороны с одинаковой силой и скоростью, то приводит к разрыву органов и крупных кровеносных сосудов. Исключением являются жидкости, которые находятся в черепе и позвоночнике, так как они защищены от внешнего воздействия костной тканью. Давление в черепе низкий и кровь из других органов поступает через межпозвонковые и яремные вены в сосуды мозга. Так что черепная коробка малоеластична и мозговая ткань мало сжимается, создаются условия для гидравлического удара черепно-мозговой жидкости о ткани мозга и ушиба мозга о черепную коробку.

Таким образом, повреждаются головной и спинной мозг, но чаще и сильнее повреждаются легкие.

В зависимости от избыточного давления и скоростного напора воздуха возникают различные повреждения у людей и животных, которые по сложности поражения подразделяются на легкие, средние и очень тяжелые.

Легкие травмы возникают при избыточном давлении 20-40 кПа (0,2- 0,4 кгс / см 2) и характеризуются вывихами, временным повреждением слуха, контузией.

Средние травмы возникают при избыточном давлении 40-60 кПа (0,4-0,6 кгс / см 2) и оказываются в контузии, повреждении органов слуха, вывихах конечностей, кровотечения из носа и ушей, разрывах барабанных перепонок.

Тяжелые травмы возникают при избыточном давлении 60-100 кПа (0,6-1 кгс / см 2) и характеризуются тяжелыми контузиями, переломами конечностей, часто открытыми, сильными кровотечениями из носа и ушей.

Очень тяжелые травмы возникают при избыточном давлении свыше 100 кПа (более 1 кгс / см 2). Для них характерны переломы костей, разрывы внутренних органов (печени, селезенки, почек, легких и других), открытые переломы конечностей, сотрясения мозга, переломы позвоночника.

Для приблизительного сравнения радиусов зон поражения ударной волной взрывов различной мощности можно использовать формулу

где R 1 - радиус зоны поражения (известен), км; R 2 - радиус зоны поражения (искомая величина), км; г /, - известная мощность взрыва (тротиловый эквивалент), q 1; q 2 - искомая мощность взрыва (тротиловый эквивалент), т.

Например, радиус легких поражений при воздушном взрыве мощностью 20 кт достигает 3,5 км. Для определения радиуса легких поражений людей от ядерного взрыва мощностью 5 Мт подставляем известные значения в формулу

характер разрушений от ударной волны будет зависеть от мощности и вида взрыва, рельефа местности, плотности застройки, прочности зданий, материала застройки, технологии сооружения и др.

Территория, на которой под воздействием поражающих факторов ядерного взрыва возникли разрушения зданий и сооружений, пожары, радиоактивное загрязнение местности и поражения людей и животных, называется очагом ядерного поражения.

Внешней границей ядерного поражения считается условная линия на местности, где избыточное давление воздушной ударной волны 10 кПа.

С целью определения характера разрушений и установления объема спасательных и других неотложных работ в зависимости от избыточного давления во фронте ударной волны очаг ядерного поражения условно делят на четыре зоны.

Зона полных разрушений характеризуется избыточным давлением 50 кПа и разрушением или сильной деформацией всех несущих конструкций и элементов сооружения, образованием сплошных завалов. Подземные (подвальные) части сооружений значительно меньше разрушаются. Полностью разрушаются жилые и производственные сооружения, противорадиационные укрытия (ПРУ), герметичные хранилища вблизи центра взрыва. До 75% герметичных хранилищ и до 90% подземных коммунально-энергетических сетей сохраняются.

Зона сильных разрушений имеет избыточное давление от 50 до ЗО кПа. Разрушение возникают при избыточном давлении: многоэтажных домов - 25-ЗО кПа, малоэтажных зданий - 25-35 кПа, сооружений производственного типа - 30-50 кПа. Деформируется большая часть несущих конструкций. Могут оставаться частично стены и перекрытия нижних этажей. Образуются завалы.

В зоне средних разрушений большинство несущих конструкций сохраняется, только частично деформируется. Сохраняется основная часть стен с возможными трещинами в наружных стенах и провалами в отдельных местах, но при этом второстепенные и часть несущих конструкций могут быть разрушены полностью. Герметичные хранилища и часть ПРУ не поражаются. Средних разрушений испытывают многоэтажные сооружения при избыточном давлении 10-20 кПа, малоэтажные здания - 15-25 кПа, производственные сооружения - 20-30 кПа. На коммунально-энергетической сети деформируются и разрушаются отдельные опоры воздушных линий электропередачи, повреждаются технологические трубопроводы.

В зоне слабых разрушений разрушаются окна, легкие перегородки, появляются трещины, в основном в стенах верхних этажей. Подвалы и нижние этажи сохраняются. Незначительные разрушения и повреждения на коммунально-энергетической сети.

Слабые разрушения зданий всех типов возникают при избыточном давлении 7-20 кПа.

Повреждение характеризуются нарушением наиболее слабых элементов зданий: карнизов, перегородок, дверей, окон и др. Повреждение зданий всех типов возникают при избыточном давлении 3-5 кПа.

Одной из особенностей ударной волны является относительно большая продолжительность действия, которая может достигать нескольких секунд. Ударная волна может проникать внутрь зданий через окна, вентиляционные каналы, дымоходы, щели и другие отверстия. При поступлении ударной волны внутрь помещений, в них возможно резкое увеличение давления, что приводит к различным разрушениям.

Разжижение, которое возникает в результате высокого давления, значительно слабее ударную волну, но увеличивает влияние прямого удара, и это необходимо учитывать при спасательных, неотложных и восстановительных работах.

Основной причиной разрушения жестких конструкций (каменных и деревянных строений) будет начальный удар в момент отражения волны от здания, то есть давление отражения ударной волны. Подойдя к препятствию, ударная волна отражается, образуя давление отражения ударной волны (АР в ид). происходит торможение масс воздуха, движущегося и избыточное давление повышается. Из-за этого на препятствие действует удар большой силы, который увеличился вследствие давления отражения.

Давление отражения можно рассчитать по формуле

где ДР от - тыс отбывания; ДР Ф - избыточное давление фронта ударной волны; Р o - атмосферное давление.

Во время ядерного взрыва под водой также образуется ударная волна. Избыточное давление фронта ударной волны при подводном взрыве в десятки раз больше, чем избыточное давление во время воздушного взрыва (на одинаковых расстояниях). Время действия повышенного давления, наоборот, в несколько раз меньше, чем во время воздушного взрыва, а скорость распространения ударной волны в воде больше, чем в воздухе. В это время образуется большая волна.

Поражение лесных насаждений и разрушения в лесу от взрывной волны зависит от мощности и вида боеприпасов, расстояния от центра (эпицентра) взрыва, рельефа местности, состава, полноты, густоты, сомкнутости и возраста насаждений. Поражающее действие ударной волны на лесные насаждения характеризуется чрезмерным давлением на ее фронте. Степень поражения леса может быть разный: от повреждения ветви и кроны к частичному ломки отдельных деревьев и полного разрушения деревьев (табл. 10). Характер повреждения и разрушения в лесу может быть разный: деревья ломаются на высоте 1-3 м от земли, вырываются с корнем и стволы могут лежать в одном направлении, или в разных с наложением друг на друга.

Таблица 10. Радиусы зон разрушения леса от воздействия взрывной волны при мощности взрыва 1000 кг (1 Мт), км

Характер разрушения леса

Избыточное давление, кПа (кгс / см)

Вид взрыва

Воздушный

Наземный

Полное разрушение леса. Деревья вырываются с корнем, ломаются и отбрасываются

50 (0,5)

4,5

4,0

Сплошные завалы. Разрушается до 60% деревьев

50-30 (0,5-0,3)

5,5

5,0

Частичные завалы. Разрушается до 30% деревьев. Повреждение насаждений

30-20 (0,3-0,2)

7,5

7,0

Поломанные отдельные деревья на опушке и полянах, частично поломанные кроны и отдельные ветви

20-10 (0,2-0,1)

14,3

11,2

Кроме разрушений, ударная волна является причиной пожаров, которые возникают в результате повреждений линий электропередачи и систем газоснабжения, взрывов бензохранилищ, складов химических веществ и боеприпасов. В случае разрушения ядерных реакторов возможно опасное загрязнение обширных территорий радиоактивными веществами.


 
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Предметы
Агропромышленность
Банковское дело
БЖД
Бухучет и аудит
География
Документоведение
Естествознание
Журналистика
Инвестирование
Информатика
История
Культурология
Литература
Логика
Логистика
Маркетинг
Математика, химия, физика
Медицина
Менеджмент
Недвижимость
Педагогика
Политология
Политэкономия
Право
Психология
Региональная экономика
Религиоведение
Риторика
Социология
Статистика
Страховое дело
Техника
Товароведение
Туризм
Философия
Финансы
Экология
Экономика
Этика и эстетика
Прочее