Воздействие ударной волны на людей.

1. Воздействие ударной волны на людей.

Непосредственное поражение человека ударной волной возникает в результате воздействия избыточного давления и скоростного напора воздуха. Ударная волна почти мгновенно охватывает человека и сжимает его со всех сторон. Мгновенное повышение давления в момент прихода ударной волны воспринимается как резкий удар. Скоростной напор воздуха действует с одной стороны, обладает метательным действием и может отбросить человека, причинив ему травмы.

Косвенными поражениями называются поражения, наносимые человеку обломками зданий, деревьев и другими предметами, которые под действием скоростного напора воздуха перемещаются с большой скоростью. Воздействуя на людей, ударная волна вызывает переломы, повреждение внутренних органов, контузии, т.е. вызывает травмы различной тяжести, которые подразделяются на:

легкие, возникающие при избыточном давлении 20-40 кПа и характеризующиеся ушибами, вывихами, временными повреждениями слуха, общей контузией;

средние, появляющиеся при избыточном давлении 40-60 кПа и характеризующиеся серьезными контузиями всего организма, повреждениями органов слуха, кровотечением из носа и ушей, а также сильными вывихами конечностей;

тяжелые, возникающие при избыточном давлении 60-100 кПа и характеризующиеся сильными контузиями всего организма, тяжелыми переломами конечностей и сильными кровотечениями из нoca и ушей;

крайне тяжелые, наблюдающиеся при избыточном давлении 60-100кПа. Эти травмы могут привести к смертельному исходу.

Радиусы поражения ударной волной ядерного взрыва и виды травм зависят от мощности взрыва.

Радиус поражения людей обломками зданий, особенно осколками стекол, разрушающихся при избыточном давлении 2-7 кПа, может превышать радиус непосредственного поражения ударной волной.

Для защиты от ударной волны необходимы подземные сооружения - убежища, рассчитанные на сопротивление воздействию ударной волны. При отсутствии убежищ используются построенные укрытия, а также подземные выработки, шахты, естественные укрытия и рельеф местности. Защитные свойства рельефа местности зависят от его характера, лучшую защиту обеспечивают крупные формы рельефа: возвышенности, лощины, овраги больших размеров. Однако и небольшие курганы, ямы, воронки способны ослабить действие ударной волны.

Радиусы поражения людей и разрушения сооружений ударной волной ядерного взрыва можно определить с помощью таблиц, графиков, а также с помощью закона подобия взрывов. Как показали теоретические исследования, радиусы зон разрушений и поражения ударной волной ядерных и термоядерных взрывов различной мощности пропорциональны кубическому корню из отношения тротиловых эквивалентов. Поэтому для приблизительного сравнения радиусов зон поражения ударной волной ядерных взрывов различной мощности можно пользоваться формулой

где R1 и R2 - радиусы зон поражения, км; q1 и q2 – тротиловый эквивалент, тысячи т.

Пример.Радиус легких поражений при воздушном ядерном взрыве мощностью 20 кт достигает 3,2 км. Требуется определить радиус поражения ядерного взрыва мощностью 10 Мт. Подставим известные значения в приведенную выше формулу:

Из этого примера следует вывод, что при увеличении тротилового эквивалента ядерной бомбы в 1000 раз радиус поражения увеличивается в 10 раз.

2. Воздействие воздушной ударной волны ядерного взрыва на здания и сооружения.

Воздействие воздушной ударной волны ядерного взрыва на здания и сооружения связано с величиной избыточного давления и скоростного напора воздуха, движущегося за фронтом ударной волны. Однако в зависимости от конструктивных особенностей того или иного сооружения степень его разрушения может определяться либо избыточным давлением, либо скоростным напором.

Большие здания, имеющие значительную площадь стен, разрушаются главным образом под действием избыточного давления. При этом разрушение происходит вследствие первоначального кратковременного удара, возникшего в результате отражения ударной волны. Это происходит потому, что для обтекания ударной волной такого здания требуется некоторое время, а это вызывает сравнительно длительное, действие давления отражения ударной волны.

Пока ударная волна движется, не встречая препятствий, она создает изменяющуюся во времени нагрузку, равную избыточному давлению в проходящей ударной волне. При подходе ударной волны к преграде она отражается (образуя давление отражения ΔPотр) и происходит торможение масс движущегося воздуха, избыточное давление повышается. В результате этого преграда испытывает удар огромной силы, увеличившийся вследствие давления отражения.

Давление отражения можно рассчитать по формуле

где ΔPотр - давление отражения; ΔPф - избыточное давление во фронте ударной волны; P0 - атмосферное давление. Как показывает эта формула, избыточное давление увеличивается от 2 до 8 раз.

Такое давление преграда (например, здание) испытывает в первоначальный момент. Вслед за этим ударная волна начинает обтекать здание, оказывая давление на боковые стены и верх, затем и на заднюю стену. В результате этого здание оказывается охваченным высоким давлением и сжато со всех сторон (рис. 5). Однако наибольшее давление испытывает стена, обращенная к взрыву.

Рис. 5. Действие ударной волны на здание.

Характер действия ударной волны при обтекании зданий представляет собой сложное взаимодействие потоков, обтекающих здание сверху и с боков и создающих завихрения и зоны повышенного давления. Обтекание ударной волной вертикальной преграды показано на рис. 6, когда ударная волна отражается от поверхности земли за преградой. Обтекание здания ударной волной с боков создает повышенное давление в результате встречи двух потоков (рис. 7). По мере обтекания здания ударной волной давление отражения на переднюю стену ослабляется.

Рис. 6. Обтекание ударной волной вертикальной преграды:

а – фронт достиг преграды, и действует полное давление отражения;

б – фронт проходит преграду, и частично действует давление отражения;

в – заканчивается действие давления отражения, но за преградой ударная волна отражается от поверхности земли.

Рис. 7. Обтекание ударной волной преграды (вид в плане):

а – фронт достиг преграды, создается давление отражения и начинается обтекание;

б – фронт прошел преграду, и два потока движутся к тыльной стороне;

в – фронт движется далее, за преградой образуется зона повышенного давления вследствие соударения потоков.

Из наземных зданий и сооружений наиболее устойчивыми являются здания с металлическим каркасом и сооружения антисейсмической конструкции, которые разрушаются при давлении ударной волны 50-80 кПа. Жилые кирпичные здания менее устойчивы и полностью разрушаются при давлении ударной волны 30-40 кПа, а деревянные строения полностью разрушаются при давлении10-20кПа.

На разрушение зданий и сооружений влияет наличие в стенах пробелов (окон, дверей), так как ударная волна, легко разрушая их, быстро проникает внутрь здания, а давление отражения ослабляется вследствие действия избыточного давления изнутри.

Полное разрушение остекления различных зданий происходит при избыточном давлении во фронте ударной волны 2-7 кПа, а частичное разрушение - при 1-2 кПа, т. е. при значительно меньших давлениях.

Высокие сооружения с малой площадью (телеграфные столбы, заводские трубы, мачты, буровые вышки и другие сооружения) быстро обтекаются ударной волной и сжимаются со всех сторон, а противоположные давления уравновешиваются. Поэтому они менее чувствительны к воздействию избыточного давления. Для этих сооружений разрушающее действие ударной волны определяется действием скоростного напора воздуха.

Скоростной напор воздуха, подобно урагану, действует с одной стороны и вызывает разрушение (срыв сопор) таких сооружений, так как эти сооружения, рассчитанные на действие ветровой нагрузки, разрушаются под действием скоростного напора воздуха, превышающего ветровые нагрузки в несколько раз.

Сооружения, заглубленные в землю, меньше подвержены воздействию ударной волны, так как при своем движении ударная волна не встречает препятствия и не происходит увеличения избыточного давления из-за отражения ударной волны. По этой причине убежища, укрытия и подземные сети коммунального хозяйства, заглубленные в грунт, могут выдержать значительно большие давления, чем наземные здания.

Особенностью действия ударной волны является ее способность затекать внутрь убежищ, укрытий и других сооружений через воздухозаборные трубы, отдушины, наносить там разрушения и поражать людей. При проникании ударной волны внутрь сооружения там быстро повышается давление, которое может стать причиной гибели людей. Во избежание поражения людей затекающей волной воздухозаборные каналы убежищ снабжаются волногасительными устройствами.

Здания и сооружения в зависимости от нагрузок, создаваемых ударной волной, могут получать полные, сильные, средние и слабые разрушения:

полное разрушение характеризуется разрушением и обрушением всех или большей части стен, сильной деформацией или обрушением перекрытий. Из обломков образуется завал в пределах контура здания и вокруг него. Восстановление разрушенных зданий невозможно;

сильное разрушение характеризуется разрушением части стен и перекрытий нижних этажей и подвалов, в результате чего повторное использование помещений невозможно или не целесообразно;

среднее разрушение характеризуется разрушением главным образом встроенных и обрушением чердачных перекрытий и отдельных участков верхних этажей. Подвалы сохраняются и пригодны для временного использования после разборки завалов над входами. Вокруг здания завалов не образуется, но, отдельные обломки конструкций могут быть отброшены на значительное расстояние. Восстановление возможно в порядке капитального ремонта;

слабое разрушение характеризуется разрушением оконных и дверных заполнений и легких перегородок, появлением трещин в стенах верхних этажей. Подвалы и нижние этажи сохраняются и пригодны для временного использования. Восстановление возможно в порядке капитального ремонта.

Объем разрушений в городе зависит от характера строений, их этажности и плотности застройки. При плотности застройки 50% давление ударной волны на здания может быть меньше (на 20-40 %), чем на здания, стоящие на открытой местности, на таком же расстоянии от центра взрыва.

При плотности застройки менее 30% экранизирующее действие здании незначительно и не имеет практического значения.

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 7 8 Следующая ⇒