ударная волна
.docxВзрыв и его причины.
Взрыв — физический или химический быстропротекающий процесс с выделением значительной энергии в небольшом объёме (по сравнению с количеством выделяющейся энергии), приводящий к ударным, вибрационным и тепловым воздействиям на окружающую среду и высокоскоростному расширению газов.
Взрывы происходят за счет высвобождения химической энергии (главным образом взрывчатых веществ), внутриядерной энергии (ядерный взрыв), механической энергии (при падении метеоритов на поверхность Земли и др.), энергии сжатых газов (при превышении давления предела прочности сосуда - баллона, трубопровода и пр.).
Особенности взрыва топливно-воздушной смеси.
Смеси горючих газов и мелкодисперсных горючих с воздухом или кислородом имеют практическое значение. Хотя удельная мощность их не так уж и велика, но благодаря большим объемам реагирующих веществ и простотой создания такие смеси очень эффективны. Даже создание давления в ударной волне более 1 атмосферы уже способно нанести поражение живой силе, а большинство зданий и сооружений способно разрушаться при давлении несколько атмосфер (кгссм2). Взрывы на мельницах, складах сыпучих материалов, хранилищах жидких и газообразных веществ, от природного газа в жилых и производственных помещениях, в большинстве случаев бывают намного разрушительнее, чем при производстве этих разрушений классическими ВВ. Особенно разрушительны и опасны взрывы мучной пыли. По последствиям и масштабам нанесенного ущерба, такие взрывы и взрывы газовых смесей, можно сравнить с применением тактического атомного оружия. Существует два вида взрывов газовых смесей. Обычный взрыв протекает в форме быстрого горения. А взрыв, инициируемый ВВ протекает с явлениями детонации смеси. Детонирующий фронт горения газовой смеси имеет большую энергию и мощность чем взрыв обычного ВВ. В войсках, уже с 1960-х годов применяются бомбы объемного взрыва («вакуумные»). Небольшой заряд ВВ разрушает оболочку такого боеприпаса, распыляя жидкое или сгущенное газообразное горючее в воздухе и спустя определенное время, производится детонация образовавшейся взрывчатой смеси. Радиус зоны детонации достигает до 15-25 метров, при давлении в этой зоне до 70-120 кгссм2. А опасное давление большее атмосферного поражает живую силу и уничтожает объекты далеко за пределами зоны детонации, иногда превышая по эффективности действие ядерного заряда. Для взрыва газовых смесей не является ограничителем закон передачи детонации через куб расстояния. Ведь весь объем детонирует сразу, а так как облако смеси занимает большой объем, то при давлении большем 1кгссм2 объектам уже наносится поражение. А при классическом взрыве огромное давление в тысячи кгссм2 достигается на очень небольшом расстоянии, но с увеличением этого расстояния давление резко падает, создавая предел достигаемому разрушению. Можно образно сказать так, что в боеприпасе объемного взрыва объем взрыва и давления растянуты, как бы размазаны во времени и в объеме, чем и достигается столь значительный эффект. Имея давление во фронте ударной волны (в зоне облака) в сотню атмосфер, проигрывая в интенсивности, выигрываем в объеме и радиусе зоны действия этого давления. Но это характеристика воздействия детонируемых смесей, а даже обычное взрывное горение природного бытового газа способно разрушить до основания огромный многоквартирный, многоэтажный дом, так как взрыв этот происходит в объеме. И даже без детонации несколько кубометров газа замещают десятки, если не сотни килограммов классических ВВ.
Ударная волна
Воздушная ударная волна — это область резкого и сильного сжатия среды, которая распространяется в виде сферического слоя во все стороны со сверхзвуковой скоростью. Ударная волна возникает в результате взрыва, мощность которого оценивается тротиловым эквивалентом в килограммах, тоннах, килотоннах, мегатоннах или, когда речь идет о жидкостях, газовоздушных смесях, весом в тоннах.
В случае подземных взрывов образуется не воздушная, а сейсмическая волна.
При воздушной ударной волне передняя граница сжатого воздуха характеризуется резким увеличением давления и образует фронт ударной волны DРф. Кроме того, ударная волна характеризуется давлением скоростного напора Рск, временем действия максимального избыточного давления t+ — фаза сжатия и временем действия пониженного давления t– — фаза разрежения (рис. 1). DРф и Рск измеряются в кг . с/см2 или паскалях (1 кгс/см2 » 100 кПа).
Зависимость степени разрушения здания от элементов его строения.
Действие ударной волны на человека.
Воздушная ударная волна наносит поражение человеку непосредственное и косвенное.
Непосредственное поражение объекта определяется избыточным давлением во фронте ударной волны и скоростным напором воздуха, который движется за фронтом ударной волны. Основной причиной возникновения травм является мгновенное повышение давления воздуха в момент прихода волны, воспринимаемое человеком как резкий удар. Личный состав, вооружение и военная техника, поражаются главным образом в результате метательного действия ударной волны, а объекты больших размеров (здания и др.) - действием избыточного давления.
Поражения могут быть нанесены также в результате косвенного воздействия ударной волны обломками разрушаемых объектов. В ряде случаев тяжесть поражения от косвенного воздействия может быть больше, чем от непосредственного действия ударной волны, а количество пораженных - преобладающим.
Принцип защиты личного состава, различных объектов, оружия и технических средств состоит в уменьшении степени воздействия избыточного давления и силы скоростного напора.
Личный состав закрытых боевых постов (на примере корабля) защищен от воздействия скоростного напора воздушной ударной волны самой конструкцией корабля. При нахождении на открытых боевых постах в целях ослабления воздействия ударной волны личный состав должен лечь на палубу, укрываясь надо тройкой, башней или другой материальной частью.
В береговых условиях для защиты от ударной волны необходимо использовать окопы, рвы, траншеи и естественные укрытия, а при их отсутствии лечь на землю ногами к взрыву. При таком положении площадь поверхности тела, испытывающая прямой удар волны, уменьшается в несколько раз и вследствие этого снижается действие скоростного напора.
На параметры ударной волны заметное влияние оказывают рельеф местности, лесные массивы и растительность. На скатах, обращенных к взрыву с крутизной более 10°, давление увеличивается: чем круче скат, тем больше давление. На обратных скатах возвышенностей имеет место обратное явление. В лощинах, траншеях и других сооружениях земляного типа, расположенных перпендикулярно к направлению распространения ударной волны, метательное действие значительно меньше, чем на открытой местности. Давление в ударной волне внутри лесного массива выше, а метательное действие меньше, чем на открытой местности. Это объясняется сопротивлением деревьев воздушным массам, движущимся с большой скоростью за фронтом ударной волны.
Укрытие личного состава за холмами и насыпями, в оврагах, выемках и молодых лесах, использование фортификационных сооружений, танков, БМП, БТР и других боевых машин снижает степень его поражения ударной волной. Так, личный состав в открытых траншеях поражается ударной волной на расстояниях в 1,5 раза меньше, чем находящийся открыто на местности. Вооружение, техника и другие материальные средства от воздействия ударной волны могут быть повреждены или полностью разрушены. Поэтому для их защиты необходимо использовать естественные неровности местности (холмы, складки и т. п.) и укрытия.
Поражающее действие ударной волны воздушного ядерного взрыва больше чем наземного той же мощности, так как при воздушном взрыве дополнительно образуется отраженная волна, которая на некотором удалении от взрыва сливается с прямой волной и, соответственно, избыточное давление во фронте ударной волны увеличивается.
Подводная ударная волна производит разрушение подводной части корабля, причем ее поражающее действие возрастает с увеличением осадки корабля и глубины взрыва. Скорость распространения подводной ударной волны составляет примерно 1,5 км/с. После воздействия подводной ударной волны корабль испытывает сильное сотрясение, что приводит к повреждению оружия и технических средств внутри основного корпуса и в надстройках корабля. Наиболее характерными видами повреждений являются нарушения крепления механизмов и вооружений к фундаментам.