§ 5.10. Очаг поражения при авариях и катастрофах, связанных с взрывом

Очаг поражения при взрыве –– это территория, на которой вследствие действия воздушной ударной волны разрушаются здания, сооружения, оборудование, гибнут или получают травмы люди. Территорию очага при взрывах мощностью G > 10т, где G –– тротиловый эквивалент взрыва, ограничивают кругом радиусом, соответствующим избыточному давлению во фронте ударной волны ΔP_ф=10кПа, рис.56.

Рис. 56. Очаг поражения при взрыве

1 –– зона полных разрушений, соответствующая давлениям ΔP_ф>50кПа,

2 –– зона сильных разрушений (ΔP_ф=30 – 50кПа), 3 –– зона средних разрушений (ΔP_ф=20 – 30кПа), 4 –– зона слабых разрушений (ΔP_ф=10 – 20кПа).

Для определения границы очага поражения и границ зон разрушений используется формула (5.1). По формуле рассчитывается график изменения давления ΔP_ф = ΔP_ф(R), рис. 57. С графика снимаются значения расстояний R₁, R₂, R₃, R₄, на которых имеют место давления ΔP_ф = 50, 30, 20, 10 кПа. При этом зона полных разрушений имеет форму круга радиусом R₁, зоны сильных, средних и слабых разрушений –– форму концентрических колец с внутренним и внешним радиусами R₁ и R₂, R₂ и R₃, R₃ и R₄ соответственно радиус очага поражения равны R₄ .

Рис. 57 Изменение давления ΔP_ф при взрыве

При определении очага поражения можно использовать следующий приём. Умножив левую и правые части соотношения (5.1) на R³, приходим к уравнению

,

где , , ,

Искомое решение может быть представлено в виде

(5.67)

где величина c зависит только от давления ΔP_ф.

Величину c принято называть параметром уровня поражения. Значения параметра c приведены на рис. 58.

Рис. 58. Зависимость параметра c от величины давления ΔP_ф

В зависимости от величины ΔР_ф = 10, 20, 30, 50 кПа значения этого параметра составляют х = 13,5; 8,2; 6,4; 4,7 соответственно.

Очаг поражения при небольших по мощности взрывах. Расчёт очага поражения при взрывах мощностью G<10т имеет определённые особенности. При определении воздействия ударной волны на здания, сооружения в этом случае необходимо учитывать действие импульса давления в фазе сжатия, вычисляемого по соотношениям (5.4) или (5.5). Значения J₊ , характеризующие степени поражения некоторых конструкций, приведены в табл. 38.

Вместе с тем, с целью единого подхода к оценке очага поражения при авариях и катастрофах, связанных со взрывом, разработаны приближённые методы, позволяющие упростить проведение необходимых расчётов. К их числу относится метод выбора опорного параметра, характеризующего существо рассматриваемого явления при различных условиях взрыва. В качестве такого параметра выбрана степень поражения объекта.

Расстояния, на которых имеет место одна и та же степень поражения исследуемых объектов при различных значениях G, определяются по формуле [10]

(5.68)

где величины c, G имеют то же значение, что и в формуле (5.67). Эта зависимость получена на основе наблюдаемых разрушений типовых зданий и промышленных сооружений при взрывах бомб различной мощности в период 2-й Мировой войны.

Давление во фронте воздушной ударной волны на данных расстояниях оценивается по формуле (5.1), которая может быть приведена к виду

(5.69)

где величина , а значение c то же самое, что и в формулах (5.67), (5.68).

Рассматриваются 4 степени поражения: 1 –– полное, 2 –– сильное, 3 –– среднее, 4 –– слабое разрушение объекта.

Статистическая обработка данных типа данных табл.37 показала, что наиболее вероятное поражающее значение ΔР_ij, где i –– тип здания, j –– 1, 2, 3, 4 –– степени поражения, пожжет быть оценено по соотношениям

(5.70)

где ΔР_ij –– давление во фронте ударной волны при G > 10 т, при котором i-ый тип здания получает j-ю степени поражения;

–– среднее арифметическое значение давлений ΔР_ij.

Последующий пересчет на взрывы мощностью G < 10 т проводится по формулам (5.68), (5.:(69)) по аналогии с рассмотренным выше примером.

Очаг поражения при детонации газовоздушной смеси. Энерговооружённость горючих газов достаточно высока. При детонации облака ГВС с составом смеси, близким к стехиометрическому, поле давлений рассчитывается по соотношениям (5.33). Анализ показывает, что область давлений ΔP_ф < 200 кПа определяется последним из них. Разрешая его в виде R=R(ΔP_ф, R ), получим формулу для расчёта очага поражения (и зон разрушений) в виде

,м

(5.71)

Подставив в эту формулу значения ΔP_ф = 50, 30, 20, 10 кПа, можно вычислить радиусы R₁, R₂, R₃, R₄. В формуле (5.70) величина R имеет то же значение, что и в соотношении (5.34).