Осколочное воздействие

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Тульский государственный университет

Институт высокоточных систем им. В.П. Грязева

Машиностроительный факультет

Кафедра «Газовая динамика»

УТВЕРЖДАЮ

Декан МС факультета

__________________Е. П. Поляков

«____»___________ 2010

«БЕЗОПАСНОСТЬ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ РАБОТ ПО
УТИЛИЗАЦИИ СРЕДСТВ ПОРАЖЕНИЯ БОЕПРИПАСОВ»

Методические указания

по проведению лабораторных занятий для студентов

направления 170100 — Оружие и системы вооружения

специальности 170103 — Средства поражения и

боеприпасы

очной формы обучения

Тула 2010 г.

Разработал (а, и) М.С. Воротилин

кандидат технических наук, доцент кафедры «Газовая динамика»

Рассмотрено на заседании кафедры

протокол № 1 от “30” августа 2010 г.

Зав. кафедрой __________________ а.н. чУКОВ

Лабораторная ратота №4

ОЦЕНКА ПАРАМЕТРОВ ВЗРЫВНЫХ УСТРОЙСТВ ПО ПОВРЕЖДЕНИЮ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ЗАНЯТИЯ

Целью данного занятия является изучение параметров взрывных устройств по повреждению организма человека.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

ОСКОЛОЧНОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ

Энергия осколка определяется по табл. 1.

Таблица 1 Минимальная энергия осколка, Дж, при повреждении организма человека

Вид ранения	Голова	Торс и брюшная полость	Конечности
Проникание: под кожу в мягкие ткани Повреждение костной ткани Перелом кости	- -	-	120-130

Сопоставим полученные предельные уровни повреждения организма осколками с критерием осколочного поражения живой силы по нормативному документу - системе исходных данных (СИД),выражаемым формулами:

(1)

где - минимальная удельная энергия осколка; - масса осколка, г.

Рассчитаем значения кинетической энергии для стального шара (коэффициент формы Ф = 1.21) и осколка естественного дробления (Ф = 2) в зависимости от массы осколка по формулам:

; ; (2)

где V - объём осколка, м³; т - масса осколка, кг; - плотность (для стали - 7900 кг/м³); S - площадь миделя, м²; Е - кинетическая энергия осколка, Дж; Е_уд.^min определяется по формуле (1).

Представим результаты в виде рис. 1.

Рис. 1. Зависимости минимальной кинетической энергии осколка от его массы для различных степеней повреждения организма:

E₁ - уровень повреждения мягких тканей сферическим осколком; Е₂ - пересчет на осколок произвольной формы (E₂ = 1.5 E₁), E₃ - уровень повреждения костных тканей сферическим осколком; Е₄ - пересчет на осколок произвольной формы (Е₄ =1.5 Е_З); E₅ - уровень СИД для сферического осколка; Е₆ - среднее значение функции Е₅ (m), Е₇ - уровень СИД для осколка естественного дробления; Е₈ - среднее значение функции Е₇(m); Е₉ - критериальный уровень НАТО для немедленной потери боеспособности на поле боя

Для оценки порога пробития кожи человека компактным осколком рекомендуется использовать формулы:

(3)

, (4)

где - масса осколка, кг; S - площадь миделя, м²; , -пороговые значения скорости, м/с, и кинетической энергии осколка, Дж, соответственно.

Скорость и кинетическая энергия осколка при полёте в воздухе уменьшаются. Зависимости V и Е между точками разлёта и попадания (l) имеют вид:

; (5)

(6)

где V₀, E₀, V(l), E(l) - скорость и кинетическая энергия в точках разлёта и попадания соответственно; α - параметр торможения осколка, при l = 1/αскорость осколка убывает в е раз.

, (7)

где С - коэффициент сопротивления, для шара С = 0.36, для осколков произвольной формы можно принимать С ≈ 0.3; р - плотность воздуха, в обычных условиях р = 1.3 кг/м³; S - площадь миделя осколка, для шара S = π R ², м²; m - масса осколка, кг.

При l = 10 м для шара массой 1 г

(8)

для шара массой 0.1 г

(9)

Таким образом, затухание энергии даже для мелких осколков не превышает 30% (на более коротких дистанциях ещё меньше), и им можно пренебречь.

При множественных осколочных ранениях можно определить такой криминалистически значимый признак, как плотность осколочного поля в зоне поражения, по формуле

, (10)

где n - количество поражающих осколков; S - площадь проекции зоны поражения на теле, м² (эту величину следует оценивать при n ≥ 4 - число попаданий не менее четырёх).

Целесообразно использовать описанную методику следующим

образом:

- определить по табл. 1 и рис. 1 ориентировочные значения энергий осколков;

- привести их к точке разлёта по формулам (5 - 9), если l >10 м;

- определить массы осколков с погрешностью не более ±0.01 г;

- рассчитать скорости осколков в точке разлёта.

По последнему параметру, в принципе, можно оценить скорость детонации ВВ. Данный вопрос выходит за рамки экстремальной биомеханики и относится к физике взрыва и методам расчёта осколочных боеприпасов.

Некоторые криминалистически значимые признаки могут быть получены при хирургической обработке осколочных ран.

Во-первых, целесообразно определить значимые параметры всех извлечённых осколков:

- массу с погрешностью не более ±0.01 г;

- вид (готовый элемент - шар, цилиндр - или осколок естественного дробления);

- размеры (максимальный и минимальный) с погрешностью не более ±0.05 мм.

Во-вторых, нужно установить массы тканей те, иссечённых при хирургической обработке каждой осколочной раны. По этому параметру можно вычислить переданную в рану энергию осколка , Дж, по формуле