Характеристика воздушной ударной волны как поражающего фактора ядерного взрыва

Поражающие факторы ядерного взрыва

При ядерном взрыве действуют пять поражающих факторов:

• ударная волна,

• световое излучение,

• проникающая радиация,

• радиоактивное заражение местности,

• электромагнитный импульс.

Ударная волна ядерного взрыва — один из основных пора­жающих факторов. В зависимости от того, в какой среде возникает и распространяется ударная волна — в воздухе, воде или грунте, ее называют соответственно воздушной волной, ударной волной (в воде) и сейсмовзрывной волной (в грунте). На взрывную вол­ну расходуется до 50% энергии ядерного взрыва.

Рис. 2. Изменение давления при прохождении воздушной ударной волны через точку пространства

Воздушной ударной волной называется область резкого сжатия воздуха, распространяю­щаяся во все стороны от центра взрыва со сверхзвуковой скоростью. Обладая большим за­пасом энергии, ударная волна ядерного взрыва способна наносить поражения людям, разрушать различные соору­жения, боевую технику и другие объекты на значительных расстояниях от места взрыва.

Характер изменения давления в точке пространства при прохождении через нее воздушной ударной волны показан на рис. 2. Как только ударная волна спустя некоторое время Ө после взрыва достигает определенной точки про­странства (расстояние R), мгновенно в этой точке повы­шаются давление и температура, воздух начинает распро­страняться в направлении ударной волны. С течением вре­мени давление снижается и через время τ₊ после момента подхода фронта волны становится равным атмосферному.

Дальнейшее уменьшение давления приводит к разреже­нию. В это время воздух начинает двигаться в сторону взрыва. Как только действие пониженного давления закон­чится, прекратится и движение воздуха.

На рис. 2 пока­заны также основные параметры, определяющие механи­ческое действие ударной волны на объект.

1. Максимальное избыточное давление воздуха непо­средственно за фронтом ударной волны ΔР_ф. Это основная характеристика воздушной ударной волны, поскольку оп­ределяет скачок давления, который происходит практиче­ски мгновенно при подходе волны к месту регистрации дав­ления.

2. Время действия избыточного давления τ₊. Время действия ударной волны в фазе разрежения обычно не учи­тывается ввиду его второстепенного значения.

Кроме указанных параметров воздушная ударная вол­на характеризуется скоростью распространения фронта U_Δ, скоростью воздуха во фронте ударной волны U _Ф, тем­пературой воздуха во фронте T_ф, скоростным напором ΔР_ск.

Различные разрушения, вызываемые действием воздуш­ной ударной волны, определяются в основном величиной ΔР_ф.

Изменение избыточного давления воздушной ударной волны ΔР_ф в зависимости от расстояния R и мощности взрыва q подчиняется закону подобия, согласно которому расстояние от места взрыва до точки с заданными пара­метрами во фронте воздушной ударной волны пропорцио­нально корню кубическому из тротилового эквивалента, т. е. если R ₁ — расстояние от центра ядерного взрыва мощ­ностью q₁ то при взрыве мощностью q₂ одинаковые вели­чины избыточного давления ΔР_ф, а также всех остальных параметров будут иметь место на расстоянии R ₂, опреде­ляемом из выражения:

(1)

По данной формуле (1) с использованием данных табл. 2.1 можно определить ориентировочные значения радиусов зон поражения для различных мощностей взрыва.

Под действием ударной волны происходит разрушение зданий, сооружений, транспортных магистралей. Так как во фронте ударной волны температура воздуха может достигать высоких величин (при избыточном давлении равна 100 кПа — до 350^о С), то возможно возникновение пожаров.

Незащищенные люди получают закрытые и открытые по­вреждения. Причиной открытых повреждений являются чаще всего вторичные факторы действия ударной волны — летящие обломки зданий, сооружений и т.п. Продолжительность дей­ствия ударной волны около 15 сек.

Поражающее воздействие ударной волны характери­зуется избыточными давлениями в ее фронте, выражен­ными в килограммах на квадратный сантиметр (кГ/см²).

Например, при воздушном ядерном взрыве на стоя­щего человека, у которого площадь воспринимающей поверхности 5000 см², ударная волна с избыточным давлением 0,5 кГ/см² - действует с силой более 2500 Кг. Скорость движения воздуха достигает 100 м/сек.

Травмы от действия ударной волны делятся на лег­кие, средние, тяжелые и крайне тяжелые.

При избыточном давлении 0,2—0,4 кГ/см² открыто расположенные люди могут получить легкие ушибы и контузии (звон в ушах, головокружение и головная боль). Если на открыто стоящих людей воздействует ударная волна с избыточным давлением 0,4—0,5 кГ/см², то в результате поражения средней тяжести у них на­блюдается потеря сознания с последующими тяжелыми головными болями, нарушением памяти, расстройства речи и слуха. Тяжелые травмы возникают при избыточ­ном давлении в ударной волне свыше 0,5 кГ/см². Для них характерны контузии всего организма, сильное кро­вотечение из носа и ушей и тяжелые переломы конеч­ностей.

При воздействии ударной волны с избыточным дав­лением свыше 1 кГ/см² незащищенный человек полу­чает тяжелые поражения. От воздействия ударной волны человека надежно могут защитить убежища и укрытия, построенные с учетом противоядерной защиты.

Степень поражения и разрушения от ударной волны зависит от мощности боеприпаса, вида и расстояния от центра (эпицентра) взрыва, положения людей, зданий, техники во время воздействия ударной волны, рельефа местности и т. д.