6.3.1. Ударная волна

  Ударная волна представляет собой область сжатого воздуха, движущуюся от точки взрыва во все стороны со сверхзвуковой скоростью. На ударную волну приземных ядерных взрывов приходится около 50 % энергии взрыва.
С увеличением высоты эта доля уменьшается и на высоте более 30 км ударная волна не возникает.
Ударная волна порождается давлением продуктов взрыва. К моменту завершения ядерных превращений в области взрыва давление продуктов достигает значения 1011 кПа. В результате ударного воздействия продуктов области взрыва на воздух, последний перемещается и сжимается. В некоторый момент времени слой сжатого воздуха отрывается от находящейся внутри его светящейся области и в дальнейшем движется самостоятельною, не подпиты- ваясь от него энергией.



Картину ударной волны целесообразно изобразить в координатах давление-расстояние. В некоторый произвольный момент времени t, отсчитываемого от момента взрыва, картина ударной волны будет такой, как показано на рис. 6.3.



В пространстве, куда еще не пришла ударная волна, воздух имеет нормальные параметры: Р0 - давление, Т0 - температура, р0 -
261

плотность, U0 - скорость движения воздуха. На границе ударной волны эти параметры скачкообразно изменяются:

Фронт ударной волны движется в воздушной среде со скоростью D gt; C0 (Co - скорость звука в невозмущенном воздухе). За фронтом ударная волна имеет две фазы: сжатия (где P gt; P0) и разряжения (где P lt; P0). В фазе сжатия воздух движется от центра взрыва со скоростью U gt; 0 (во фронте 0 lt; иф lt; D), а в фазе разряжения - к центру, Ult; 0.
Если теперь проследить во времени картину ударной волны на некотором расстоянии от взрыва, то она представится в виде, показанном на рис. 6.4.

Рис. 6.4


От момента взрыва до момента прихода ударной волны в точку наблюдения воздух будет сохранять параметры невозмущенной среды. В момент 4р давление скачкообразно возрастет до величины Рф и будет плавно снижаться, уменьшаясь до некоторой величины Pmin lt; Р0, а затем восстановится до величины Р0. Подобный процесс будет наблюдаться и с параметрами Т0, р0, хотя, строго говоря, конечные значения этих параметров не достигнут начальных. В тече
ние времени т+ будет иметь место сильный порыв ветра от центра взрыва, а в течение т- - к центру. Продолжительность фазы сжатия (т+) пропорциональна корню кубическому из энергии взрыва и может составлять от десятых долей секунды до нескольких секунд. Продолжительность фазы разряжения несколько больше, чем т+.
Любой из приведенных параметров ударной волны зависит, в основном, от расстояния между точкой наблюдения и точкой взрыва (R и тротилового эквивалента (q). Имеет место, конечно, менее существенная зависимость от высоты взрыва, погодных условий, времени года (снежного покрова) и т.п.
Пренебрегая этим для приземного взрыва можно привести следующую полуэмпирическую зависимость избыточного давления во фронте ударной волны

(6.1)
гдеq - тротиловый эквивалент, кг; R - расстояние меж
ду точкой наблюдения и точкой взрыва, м.
В большинстве практически решаемых вопросов необходимо знать именно параметр АРф. Поэтому ударную волну взрыва обычно характеризуют значением АРф. Любой другой параметр ударной волны или какой-либо эффект ее воздействия на объекты может быть выражен через АРф.
Механизм поражающего воздействия ударной волны на объекты и людей представить несложно. С приходом ударной волны на протяжении фазы сжатия объект будет испытывать всестороннее обжимающее давление. Давление будет «затекать» во все внутренние полости объекта, если они сообщаются с атмосферой. В результате могут деформироваться элементы объекта (вдавлена крыша здания, стены, выдавлены окна, двери и т.п.) или объект может быть полностью разрушен.
Воздействуя на человека, ударная волна резко вдавливает органы живота в грудную клетку, соответствующим ударом может поразить сердце (вызвать разрыв) или другой жизненно важный внутренний орган. Затекая в легкие и уши, может вызвать разрыв легочных тканей и барабанных перепонок, удушье из-за кровоизлияния в легкие. Возможно кровоизлияние в мозг. Поражение челове-

ка ударной волной со смертельным исходом происходит при избыточном давлении во фронте ударной волны в 100 кПа.
Для ударных волн ядерных взрывов имеет место второй механизм поражения - метательный или опрокидывающий. Дело в том, что при одном и том же избыточном давлении во фронте продолжительность фазы сжатия ударной волны ядерного взрыва значительно больше (2 - 3 с), чем при химическом взрыве (1 - 2 мс). Движущийся за фронтом ударной волны ядерного взрыва воздух при встрече с преградой останавливается, обтекает ее, при этом создается дополнительное давление скоростного напора на воспринимающую поверхность выступающей над поверхностью земли части объекта. Величину этого давления можно выразить через избыточное давление во фронте АРф и давление окружающего воздуха в нормальном состоянии Р0:
(6.2)
Произведение этого давления на величину воспринимающей поверхности дает сдвигающую силу скоростного напора. Силой скоростного напора объект может быть опрокинут или отброшен; вырываются детали сооружений (например, крыши домов), деревья с корнями, опрокидываются автомашины и другие подобные объекты.
Человек может быть повален или отброшен, получив при этом ушибы, травмы и даже смертельный удар. Вот почему рекомендуется при виде вспышки ядерного взрыва упасть на землю так, чтобы воспринимающая скоростной напор поверхность тела оказалась минимальной.
Если человек будет подхвачен потоком скоростного напора и ему будет сообщена скорость более 3 м/с, то при ударе о жесткую преграду он может получить повреждения (ушибы, переломы, кровоизлияния). Летальный исход возможен при скорости 5,5 м/с (удар головой) и при 16,5 м/с (удар телом).
Помимо описанных механизмов поражения человек может быть поражен ударной волной косвенно: падающими и летящими предметами, поднятой пылью с концентрацией, вызывающей удушье, действием агрессивных веществ, разбрасываемых из производственных емкостей и т.п.

Следует отметить, что среди всех пострадавших, но оставшихся в живых жителей Хиросимы и Нагасаки, 75 % имели механические повреждения, полученные в результате прямого или косвенного воздействия ударной волны. 
<< | >>
Источник: Е.А. Крамер- Агеев, В.В. Костерев, И.К. Леденев, С.Г. Михеенко, Н.Н. Могиленец, Н.И. Морозова, С.И. Хайретдинов. Основы безопасности жизнедеятельности: учебное пособие. 2007

Еще по теме 6.3.1. Ударная волна:

  1. ССИ, ГРЕ и П-е Ударное подразделение
  2. «Бранденбург» — ударная служба Абвера
  3. ТРЕНИРОВКА ПРОИЗНОШЕНИЯ УДАРНЫХ И БЕЗУДАРНЫХ ГЛАСНЫХ НА СТИХОТВОРНЫХ ТЕКСТАХ
  4. Первая волна демократизации. 
  5. НОВАЯ ВОЛНА
  6. Вторая волна
  7. Волна палестинского терроризма
  8. Вторая волна демократизации. 
  9. Третья волна демократизации.
  10. 4 Волна слияний в Западной Европе
  11. ЧЕМ ОБЪЯСНЯЕТСЯ ТРЕТЬЯ ВОЛНА
  12. «КОЛЕБАТЕЛЬНЫЙ АНТАГОНИЗМ» И ВОЛНА «ПОЛЕВЕНИЯ» (1961-1969)
  13. Хантингтон С.. Третья волна. Демократизация в конце XX века, 2003
  14. 2.10. Волновая теория Эллиотта
  15. СМЫСЛОВОЕ УДАРЕНИЕ
  16. А.А. Илюшин. СТИХ
  17. 2.14. «Истина или Ложь?»
  18. Модель «Баттерфляй»
  19. 3.1. ДОЛЬНИК
  20. УПРАЖНЕНИЯ ДЛЯ СНЯТИЯ МЫШЕЧНЫХ ЗАЖИМОВ