252 Ударна хвиля
Ударна хвиля - це область сильного стиснення повітря, розігрітого до декількох мільйонів градусів, що поширюється з надзвуковою швидкістю (335 м / с) в усі сторони від центру вибуху
Джерелом виникнення ударної хвилі є високий тиск в центрі вибуху, досягає 10 5 млрд Па
Вона складається із зони стиснення (де тиск вище атмосферного) і зони розрідження (тиск нижче атмосферного) Вражаюча дія ударної хвилі визначається двома параметрами: надлишковим тиском ДРФ і швидкісним напором ДР ШИ повітря
Надмірний тиск - (ф) - це різниця між нормальним атмосферним тиском перед фронтом хвилі і максимальним тиском у фронті ударної хвилі Рс. т.е.Ф = Україна - Ро.
Одиницею надлишкового тиску в системі СІ є паскаль (Па), несистемна одиниця кгс / см 2. 1 кгс / см 2 = 9,80665 × 10 4 Таким чином,
Швидкісний напір тиску (ДР ШВ) - це динамічне навантаження, що створюється потоком повітря Так само, як і надлишковий тиск, швидкісний напір вимірюється в паскалях (Па)
Тривалість дії ударної хвилі t уд - вимірюється секундами Ця величина залежить від потужності вибуху q Зі збільшенням потужності вибуху, час дії стиснення збільшується і тим сильніше її Вражаюча сила
Ударна хвиля викликає ураження в результаті дії надмірного тиску, швидкісного напору повітря, вона миттєво охоплює людину з усіх боків
При зіткненні фронту ударної хвилі з людиною або твариною на тіло діє великий тиск і це відчувається як удар Цей удар створює хвилю стиску, яка поширюється в тканинах і органах з великою швидкістю д до 1500 м / с Тканини і органи не встигають відреагувати (змінити форму, стиснутися або розширитися), тому на деякі з них діє тиск, значно більше, ніж вони можуть витримати і, звичайно, які відбувають ся пошкодження органів Ступінь пошкодження тканин і органів залежить від тиску ударної хвилі, швидкості її поширенню траненія Особливо сильно пошкоджуються органи, наповнені газами (легкі, кишечник), кров'ю (печінка, селезінка, великі судини) і ті, які мають порожнини і наповнені рідинами (жовчний міхур, шлунок, сечовий міхур) При впливі вибухової хвилі проходить сильне стиснення, а потім дуже швидке розширить ня повітря, що знаходиться в органах, що призводить до розриву значної кількості тканіканін.
В органах, наповнених рідиною, в паренхіматозних органах, в яких міститься багато крові, під дією хвилі стиснення проходить потужний гідравлічний удар У зв'язку з тим, що рідини практично не утрудняють ься при впливі на них тиску, вони за законом гідродинаміки передають його на всі боки з однаковою силою і швидкістю, то призводить до розриву органів і великих кровоносних судин Винятком є рідини знаходяться в черепі і хребті, так як вони захищені від зовнішнього впливу кістковою тканиною Тиск в черепі низ кий і кров з інших органів надходить через міжхребцеві і яремні вени в судини мозку Ч ерез те, що черепна коробка малоеластічна і мозкова тканина мало стискається, створюються умови для гідравлічного удару черепно-мозкової рідини про тканини мозку і забиття мозку об черепну коробкуобку.
Таким чином, пошкоджуються головний і спинний мозок. але частіше і сильніше пошкоджуються легені
Залежно від надлишкового тиску і швидкісного напору повітря виникають різні пошкодження у людей і тварин, які за складністю ураження поділяються на легкі, середні і дуже важкі
Легкі травми виникають при надмірному тиску 20-40 кПа (0,2 - 0,4 кгс / см 2) і характеризуються вивихами, тимчасовим пошкодженням слуху, контузією
Середні травми виникають при надмірному тиску 40-60 кПа (0,4-0,6 кгс / см 2) і виявляються в контузії, пошкодження органів слуху, вивихах кінцівок, кровотечі з носа і вух, розрив барабанних перетинок
Важкі травми виникають при надмірному тиску 60-100 кПа (0,6-1 кгс / см 2) і характеризуються важкими контузіями, переломами кінцівок, часто відкритими, сильними кровотечами з носа і вух
Дуже важкі травми виникають при надлишковому тиску понад 100 кПа (понад 1 кгс / см 2) Для них характерні переломи кісток, розриви внутрішніх органів (печінки, селезінки, нирок, легенів та інших), відкриті переломи кінцівок, струси мозку, переломи хребта
Для приблизного порівняння радіусів зон ураження ударною хвилею вибухів різної потужності можна використовувати формулу
де R1 - радіус зони ураження (ведений), км; R2 - радіус зони ураження (шукана величина), км г /, - відома потужність вибуху (тротиловий еквівалент), q1; q2 - шукана потужність вибуху (тротиловий еквівалент), т
Наприклад, радіус легких поразок при повітряному вибуху потужністю 20 кт досягає 3,5 км Для визначення радіуса легких поразок людей від ядерного вибуху потужністю 5 Мт підставляємо відомі значення в ф формулу
характер руйнувань від ударної хвилі залежить від потужності і виду вибуху, рельєфу місцевості, щільності забудови, міцності будівель, матеріалу забудови, технології спорудження та ін.
Територія, на якій під впливом вражаючих факторів ядерного вибуху виникли руйнування будівель і споруд, пожежі, радіоактивне забруднення місцевості і ураження людей і тварин, називається вогнищем Яде ерного ураженні.
Зовнішньою межею ядерного ураження вважається умовна лінія на місцевості, де надлишковий тиск повітряної ударної хвилі 10 кПа
З метою визначення характеру руйнувань і встановлення обсягу рятувальних та інших невідкладних робіт в залежності від надлишкового тиску у фронті ударної хвилі центр ядерного ураження умовно ділять на чотири зон.
Зона повних руйнувань характеризується надлишковим тиском 50 кПа і руйнуванням або сильною деформацією всіх несучих конструкцій та елементів будівлі, освіта м суцільних завалів Підземні (підвальні) час воістину споруд значно менше руйнуються Повністю руйнуються житлові і виробничі споруди, протирадіаційні укриття (ПРУ), герметичні сховища поблизу центру вибуху до 75% герметичних сховищ і до 90% підземних приймальних комунально-енергетичних мереж хранятсяься.
Зона сильних руйнувань має надмірний тиск від 50 до ЗО кПа Руйнування виникають при надмірному тиску: багатоповерхових будинків - 25-ЗО кПа, малоповерхових будівель - 25-35 кПа, споруд виробничого тип пу - 30-50 кПа Деформується велика частина несучих конструкцій Можуть залишатися частково стіни і перекриття нижніх поверхів Утворюються завалвалі.
У зоні середніх руйнувань більшість несучих конструкцій зберігається, частково деформується Зберігається основна частина стін з можливими тріщинами в зовнішніх стінах і провалами в окремих місцях х, але при цьому другорядні і частина несучих конструкцій можуть бути зруйновані повністю герметичні сховища і частина ПРУ не ушкоджуються Середніх руйнувань несуть багатоповерхові споруди при над мірному тиску 10-20 кПа, малоповерхові будівлі - 15-25 кПа, виробничі споруди - 20-30 кПа На комунально-енергетичної мережі деформуються і ра порушуються окремі опори повітряних ліній електропередачі, пош коджуються технологічні трубопроводводі.
У зоні слабких руйнувань руйнуються вікна, двері, легкі перегородки, з'являються тріщини, в основному в стінах верхніх поверхів Підвали і нижні поверхи зберігаються Незначні руйнування і пошкодження н на комунально-енергетичних сетяхжі.
Слабкі руйнування будівель всіх типів виникають при надмірному тиску 7-20 кПа
Пошкодження характеризуються порушенням найбільш слабких елементів будівель: карнизів, перегородок, дверей, вікон та ін. Пошкодження будівель всіх типів виникають при надмірному тиску 3-5 кПа
Однією з особливостей ударної хвилі є відносно велика тривалість дії, яка може досягати декількох секунд Ударна хвиля може проникати всередину будівель через вікна, вентиляційні канали, димоходи, щілини т та інші отвори При надходженні ударної хвилі всередину приміщень, в них можливе різке збільшення тиску, що призводить до різних разрушеніянь.
Розрідження, яке виникає в результаті високого тиску, значно слабкіше ударну хвилю, але збільшує вплив прямого удару, і це необхідно враховувати при рятувальних, невідкладних і відновних роботах
Основною причиною руйнування жорстких конструкцій (кам'яних і дерев'яних будівель) буде початковий удар в момент відображення хвилі від будівлі, тобто тиск відображення ударної хвилі Підійшовши до перешкоди, ударна хвиля відбивається, утворюючи тиск відображення ударної хвилі (АРВ ід) відбувається гальмування мас повітря, що рухається, і надлишковий тиск підвищується Тому на перешкоду діє удар великої сили, який збільшився внаслідок тиску відображення
Тиск відображення можна розрахувати за формулою
де від - тис відбування; Ф - надлишковий тиск фронту ударної хвилі; Рo - атмосферний тиск
Під час ядерного вибуху під водою також утворюється ударна хвиля Надмірний тиск фронту ударної хвилі при підводному вибуху в десятки разів більше, ніж надмірний тиск під час повітряного вибуху (на од днаковіх відстанях) Час дії підвищеного тиску, навпаки, в кілька разів менше, ніж у час повітряного вибуху, а швидкість поширення ударної хвилі у воді більше, ніж в повітрі у цей час утворюється ве лика мініля.
Поразка лісових насаджень і руйнування в лісі від вибухової хвилі залежить від потужності і виду боєприпасів, відстані від центру (епіцентру) вибуху, рельєфу місцевості, складу, повноти, щільності, з імкнутості і віку насаджень Вражаюча дія ударної хвилі на лісові насадження характеризується надлишковим тиском на її фронті Ступінь ураження лісу може бути різний: від пошкодження гілки і крони част ного ломки окремих дерев і повного руйнування дерев (табл. 10) Характер пошкодження і руйнування в лісі може бути різний: дер евья ламаються на висоті 1-3 м від землі, вириваються з коренем і стовбур і можуть лежати в одному напрямі, або в різних з накладенням один на Друганов.
Таблиця 10 Радіуси зон руйнування лісу від впливу ударної хвилі при потужності вибуху 1000 кг (1 Мт), км
Характер руйнування лісу