Ударная волна ядерного взрыва

КАБИНЕТ МИНИСТРОВ УКРАИНЫЮЖНЫЙ ФАКУЛЬТЕТ«КРЫМСКИЙ АГРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»НАЦИОНАЛЬНОГО АГРАРНОГО УНИВЕРСИТЕТА

Кафедра Охраны труда и безопасности жизнедеятельности

          РЕФЕРАТИВНАЯ РАБОТАНА ТЕМУ: УДАРНАЯ ВОЛНА ЯДЕРНОГО ВЗРЫВА

Выполнил студент Факультета экономики и менеждмента Группы ЭК-33 Кузнецов А.С. Проверил: доцент Ивахненко В.Н

г. Симферополь2007 год 
 
 
 
 
 
 
 

План:

1. Ударная волна. Ее образование и распространение в зависимости от вида взрыва. Чрезмерное давление, скорость потока и их характеристика
2. Воздействиеударной волны на людей и животных. Виды и характеристика травм человека и животных
3. Воздействие ударной волны на жилые здания и производственные сооружения. Повреждения, зоны разрушения и их характеристика.

 
 
 
 
 
 
 

Ударная волна. Ее образование и распространение в зависимости от вида взрыва. Чрезмерное давление, скорость потока и их характеристика

    Ударная волна - это участок сильного сжатия воздуха, которое распространяется со сверхзвуковой скоростью (350 м/с) во все стороны от центра взрыва.

    Она состоит из зоны сжатия (где давление выше атмосферного) и зоны разряжения (давление ниже атмосферного). При воздушном взрыве ударная волна встречает на своем пути непреодолимое препятствие - поверхность земли, отражается и движется после этого в обратном направлении. В момент отражения от поверхности образуется давление, которое значительно превышает давление падающей волны.

    Во время распространения ударной волны происходит перемещение масс воздуха сначала в направлении ее движения - при прохождении зоны сжатия, потом в обратном - при прохождении зоны разряжения. Когда фронт ударной волны доходит до любой точки на поверхности земли, в этой точке моментально повышается давление и температура, а воздух начинает перемещаться в сторону движения ударной волны. Потом, с движением ударной волны, давление падает ниже атмосферного и воздух движется в обратном направлении.

    Действие ударной волны зависит от вида взрыва.

    При воздушном ядерном взрыве создается сферическая ударная волна, которая в ближней зоне, то есть на расстоянии, меньшем чем высота взрыва, падает вниз и называется падающей. Дойдя до поверхности земли, ударная волна моментально отбивается, создавая отраженную волну. В дальней зоне, то есть на расстоянии, большем чем высота взрыва, скорость отраженной волны больше, чем скорость падающей волны. Происходит складывание падающей и отраженной волны и образования головной волны, давление в которой в 5 раз больше давления сферической волны, которая свободно распространяется по поверхность земли.

    Таким образом, при воздушном ядерном взрыве в ближней зоне поражающее действие определяется давлением отраженной волны, а в дальней зоне - давлением главной ударной волны.

    При наземном ядерном взрыве ударная волна имеет форму полусферы, которая непрерывно увеличивается, распространяясь параллельно поверхности земли. Наземный ядерный взрыв имеет радиус поражающей ударной волны приблизительно на 20% меньший, чем радиус ударной волны воздушного взрыва. Поражающее действие ударной волны определяется двумя параметрами: чрезмерным давлением и скоростным напором давления.

    Чрезмерное давление - это разница между нормальным атмосферным давлением перед фронтом волны и максимальным давлением во фронте ударной волны.

    Скоростной напор давления - это динамическая нагрузка, которая создается потоком воздуха.

    Продолжительность действия ударной волны измеряется в секундах. Эта величина зависит от мощности взрыва. С увеличением мощности взрыва, время действия сжатия увеличивается и тем сильнее её поражающая сила.  

Воздействие ударной волны на людей и животных. Виды и характеристика травм человека и животных

    Ударная волна вызывает поражение, в результате действия чрезмерного давления, скоростного напора давления, она мгновенно охватывает человека и сжимает со всех сторон.

    При столкновении фронта ударной волны с человеком или животным на тело действует огромное давление и это чувствуется как удар. Этот удар создает волну сжатия, которая распространяется в тканях и органах с огромной скоростью до 1500 м/с. Ткани и органы не успевают отреагировать (изменить форму, сжаться либо расшириться), по этому на некоторые из них действует давление, которое значительно большее, чем они могут выдержать и, обычно, происходит повреждение органов. Степень повреждения тканей и органов зависит от давления ударной волны, скорости ее распространения. Особенно сильно повреждаются органы, наполненные газами (легкие, кишечник), кровью (печенка, селезенка, большие сосуды) и те, которые имеют полости и наполнены жидкостями (желчный пузырь, желудок, мочевой пузырь). При действии взрывной волны происходит сильное сжатие, а потом очень расширение воздуха, которое находится в органах, что приводит к разрыву значительной части тканей.

    В органах, наполненных жидкостью, в паренхиматозных органах, в которых содержится много крови, под действием волны сжатия происходит сильный гидравлический удар. В связи с тем, что жидкости практически не сжимаются при действии на них давления, они согласно с законом гидродинамики передают его во все стороны с одинаковой силой и скоростью, что приводит к разрыву органов и больших кровеносных сосудов. Исключением являются жидкости, которые находятся в черепе и хребте, поскольку они защищены от внешнего действия костной тканью. Давление в черепе самое низкое и кровь из других органов направляется через вены в мозг. Из-за того, что черепная коробка недостаточно эластична и нервная ткань мало сжимается, создаются условия для гидравлического удара черепно-мозговой жидкости об ткани мозга и удара мозга о черепную коробку.

    Таким образом, повреждается головной и спинной мозг, но чаще всего и сильнее всего повреждаются легкие.

    В зависимости от чрезмерного давления и скоростного напора воздуха возникают различные повреждения у людей и животных, которые по тяжести поражения разделяются на легкие, средние, тяжелые и очень тяжелые.

    Легкие травмы возникают при чрезмерном давлении 20-40 кПа (0,2 - 0,4 кг/см²) и характеризуются вывихами, временным повреждением слуха, контузией

    Средние травмы возникают при чрезмерном давлении 40-60 кПа (0,4 - 0,6 кг/см²) и проявляются в контузии, повреждении органов слуха, вывихах конечностей, кровотечении из носа и ушей, разрывах барабанных перепонок.

    Тяжелые травмы возникают при чрезмерном давлении 60-100 кПа (0,6 - 1 кг/см²) и характеризуются тяжелыми контузиями, переломами конечностей, часто открытыми, сильными кровотечениями из носа и ушей.

    Очень тяжелые травмы возникают при чрезмерном давлении более 100 кПа (более 1 кг/см²). Для них характерны переломы костей, разрывы внутренних органов (печенки, селезенки, почек, легких и др.), открытые переломы конечностей, сотрясения мозга, переломы хребта.

Воздействие ударной волны на жилые здания и производственные  

сооружения. Повреждения, зоны разрушения и их характеристика.

    Характер разрушений ударной волны будет зависеть от мощности и вида взрыва, рельефа местности, плотности застройки, прочность зданий, материалы застройки, технологии строительства и др.

    Территория, на которой под влиянием поражающих факторов ядерного взрыва возникли разрушения зданий и сооружений, пожары, радиоактивное загрязнение местности и поражение людей и животных, называется зоной ядерного поражения.

    Внешней областью ядерного поражения считается условная линия на местности, где чрезмерное давление воздушной ударной волны 10 кПа.

    С целью определения характера разрушений и установления объема спасательных и других неотложных работ в зависимости от чрезмерного давления на фронте ударной волны зону ядерного поражения условно делят на четыре зоны.

    Зона полных разрушений характеризуется разрушением либо сильной деформацией всех несущих конструкций и элементов сооружений, образованием сплошных завалов. Подземные (подвальные) части зданий разрушаются значительно меньше. Полностью разрушаются жилищные, животноводческие и другие производственные сооружения, противорадиационные укрытия (ПРУ), герметичные хранилища поблизости центра взрыва. До 75% герметичных хранилищ и до 90% подземных коммунально-энергетических сетей сохраняются.

    Сильные разрушения возникают при таком чрезмерном давлении: многоэтажных зданий - 25-30 кПа, малоэтажных зданий - 25-35 кПа, сооружений производственного типа - 30-50 кПа.

    В зоне средних разрушений большинство несущих конструкций сохраняется, лишь частично деформируясь. Сохраняется основная часть стен с возможными трещинами во внешних стенах и провалами в отдельных местах, но при этом вторичные и часть несущих конструкций могут быть разрушены полностью. Герметические хранилища и часть ПРУ не повреждаются. Средней степени разрушения достигают многоэтажные здания при чрезмерном давлении 10-20 кПа, малоэтажные здания - 15-25 кПа, производственные сооружения - 20-30 кПа. На коммунально-энергетической сети деформируются и разрушаются отдельные опоры линий электропередач, повреждаются технологические трубопроводы.

    В зоне слабых разрушений разрушаются окна, двери, легкие перегородки, появляются трещины, в основном в стенах верхних этажей. Подвалы и нижние этажи сохраняются. Незначительные разрушения и повреждения на коммунально-энергетической сети.

    Слабые разрушения зданий всех типов возникают при чрезмерном давлении 7-20 кПа.

    Повреждения характеризуются нарушением наиболее слабых элементов зданий: карнизов, перегородок, дверей, окон и др. Повреждения зданий всех типов возникают при чрезмерном давлении 3-5 кПа.

    Одной из особенностей ударной волны является относительно большая продолжительность ее действия, которая может достигать нескольких секунд. Ударная волна может проникать внутрь зданий через окна, вентиляционные каналы, дымоходы, щели и другие отверстия. При прохождении ударной волны в середину помещения, в них возможно резкое увеличение давления, что приводит к различным разрушениям.

    Разряжение, которое возникает вслед за высоким давлением, значительно слабее ударной волны, но увеличивает влияние прямого удара и это необходимо учитывать при спасательных, неотложных и возобновляемых работах.

    Основной причиной разрушения жестких конструкция (каменных и деревянных построек, мостовых опор) является начальный удар в момент отражения волны от здания, т.е. давления отражения ударной волны. Подойдя к препятствию, ударная волна отражается (образуя давление отражения ударной волны), происходит торможение масс воздуха, который движется, и чрезмерное давление повышается. Из-за этого на преграду действует удар большой силы, который увеличиваясь вследствие давления отражения.

    Во время ядерного взрыва под водой также образуется ударная волна в воде. Чрезмерное давление фронта ударной волны при подводном взрыве в десятки раз больше, чем чрезмерное давление во время воздушного взрыва (на одинаковых расстояниях). Время действия повышенного давления, наоборот, в несколько раз меньше, чем во время воздушного взрыва, а скорость распространения ударной волны в воде большая, чем в воздухе. Ударная волна способна разрушать объекты, которые находятся в воде.

    В результате ядерного взрыва на воде, на ее поверхности образуются огромные волны.

    Поражение лесных насаждений и разрушение в лесу от ударной волны зависит от мощности и вида боеприпаса, расстоянии от центра взрыва, рельефа местности, состава, полноты, густоты, сомкнутости и возраста насаждений. Поражающее действие ударной волны на лесные насаждения характеризуется чрезмерным давлением в ее фронте. Степень поражения леса может быть разной: от повреждения веток и кроны до частичного разрушения отдельных деревьев и полного разрушения деревьев. Характер повреждения и разрушения в лесу может быть различный: деревья ломаются на высоте 1-3 метра от земли, вырываются с корнями и стволы могут лежать в одном направлении, либо в различных с наложением друг на друга.

    Кроме разрушений, ударная волна является причиной пожаров, которые возникают в результате повреждения линий электропередачи и систем газопроводов, взрывов бензохранилищ, складов химических веществ и боеприпасов. При разрушении ядерных реакторов возможно небезопасное загрязнение больших территорий радиоактивными веществами.

Список литературы:

1. Стеблюк М.І. Цивільна оборона. - К.: Урожай, 1994. - 360 с.
2. Костров А.М. Гражданская оборона. М.: Просвещение, 1991. - 64 с.: ил.