Ударная волна

План.

                               Стр.

Введение……………………………………………………………………...2

1.Ударная волна……………………………………………………………..3

1.1 Ударная волна в воздухе………………………………………………4

1.2 Ударная волна в воде…………………………………………………..6

1.3 Ударная волна в грунте………………………………………………...6

2.Характер воздействия ударной волны на людей и животных……..7

3.Характер воздействия  ударной волны на здания и  сооружения….9

4.Средства и способы защиты…………………………………………...10

Заключение………………………………………………………………….12

Список литературы…………………………………………………………13

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Во всем мире ежегодно увеличивается число техногенных  катастроф и аварий, землетрясений, наводнений, оползней и других опасных  воздействий и вызванных ими  социальных, экономических и экологических  потерь и ущербов.

Так, с АЭС связан специфический риск - потенциальная радиологическая опасность для населения и окружающей среды в случае выхода радиоактивных продуктов за пределы АС.  
    При эксплуатации АС не исключается вероятность возникновения инцидентов и аварий, включая тяжелые аварии, связанные с повреждением тепловыделяющих элементов и выходом из них радиоактивных веществ.

    Тяжелые аварии проходят очень редко, но величины их последствий при этом очень велики. Одной из таких аварий может быть ядерный взрыв, который сопровождается мощнейшей ударной волной с огромной разрушительной силой.

    Я считаю данную тему актуальной, так как при любых ЧС главным объектом защиты является человек и очевидно, что мы должны знать всё о возможных авариях, способах их предотвращения, а также мерах защиты.

    Целью данного реферата является донести достоверную и своевременную информацию об ударной волне при различных видах взрыва.

    В рамки изложенной темы входят: ударная волна и её виды, характер воздействия ударной волны на людей и животных, а также средства и способы защиты от ударной волны.

 

 

1.Ударная волна.

    Ударная волна – это область резкого сжатия среды, которая в виде сферического слоя распространяется во все стороны от места взрыва со сверхзвуковой скоростью.

    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.

    На параметры ударной волны заметное влияние оказывают рельеф местности, лесные массивы и растительность. На скатах, обращенных к взрыву с крутизной более 10°, давление увеличивается: чем круче скат, тем больше давление. На обратных скатах возвышенностей имеет место обратное явление. В лощинах, траншеях и других сооружениях земляного типа, расположенных перпендикулярно к направлению распространения ударной волны, метательное действие значительно меньше, чем на открытой местности. Давление в ударной волне внутри лесного массива выше, а метательное действие меньше, чем на открытой местности. Это объясняется сопротивлением деревьев воздушным массам, движущимся с большой скоростью за фронтом ударной волны.

    Ударная волна является одним из основных поражающих факторов ядерного взрыва. В зависимости от среды (воздух, вода, грунт), в которой распространяется ударная волна, ее называют соответственно воздушной, просто ударной и сейсмовзрывной.

1.1 Ударная волна в воздухе.

Ударная волна  образуется за счет энергии, выделяемой в зоне реакции. Возникшие при взрыве пары и газы, расширяясь, производят резкий удар по окружающим слоям воздуха, сжимают их до больших давлений и плотностей и нагревают до высоких температур. Эти слои воздуха приводят в движение последующие слои. И так, сжатие и перемещение воздуха происходит от одного слоя к другому, образуя ударную волну. Величина давления изменяется во времени в точке пространства при прохождении через нее ударной волны. С приходом ударной волны в данную точку давление достигает максимального Рф = Ро + ΔРф, где Ро атмосферное давление. Образовавшиеся слои сжатого воздуха называют фазой сжатия. После прохождения волны давление уменьшается, становится ниже атмосферного. Эта зона пониженного давления называется фазой разрежения.

Непосредственно за фронтом ударной волны движутся массы воздуха. Вследствие торможения этих масс воздуха при встрече с преградой возникает давление скоростного напора воздушной ударной волны.

Основными характеристиками поражающего действия ударной волны  являются:

   - Избыточное давление во фронте ударной волны (Рф) - это разность между максимальным давлением во фронте ударной волны и нормальным атмосферным давлением (Ро), измеряется в Паскалях (Па). Избыточное давление во фронте ударной волны рассчитывается по формуле:

,

где: ΔРф - избыточное давление, кПа;

qэ - тротиловый  эквивалент взрыва (qэ = 0,5q, q - мощность  взрыва, кг);

R - расстояние от центра  взрыва, м.

  - Давление скоростного напора - это динамическая нагрузка, создаваемая потоком воздуха; скоростной напор Рек зависит от скорости и плотности воздуха.

,

где V - скорость частиц воздуха  за фронтом ударной волны, м/с;

ρ - плотность воздуха, кг/куб.м.

- Длительность фазы сжатия, то есть время действия повышенного давления.

τ = 0,001 q1/6 R1/2,

где R в метрах, q в килограммах  и τ - в секундах.

    Итак, сжатие и перемещение воздуха происходит от одного слоя к другому во все стороны от центра взрыва, образуя воздушную ударную волну. Воздушная ударная волна при ядерном взрыве средней мощности проходит примерно 1000 м за 1,4 с, 2000 м-за 4 с. 3000 м-за 7с, 5000 м-за 12 с. Отсюда следует, что человек, увидев вспышку ядерного взрыва, за время до прихода ударной волны, может занять ближайшее укрытие (складку местности, канаву, кювет, простенок и т. п.) и тем самым уменьшить вероятность поражения ударной волной.

1.2 Ударная волна в воде.

    Ударная волна в воде при подводном ядерном взрыве качественно напоминает ударную волну в воздухе. Однако подводная ударная волна отличается от воздушной ударной волны своими параметрами. На одних и тех же расстояниях давление во фронте ударной волны в воде гораздо больше, чем в воздухе, а время действия—меньше. Например, максимальное избыточное давление на расстоянии 900 м от центра ядерного взрыва мощностью 100 кт в глубоком водоеме составляет 19000 кПа, а при взрыве в воздушной среде—около 100 кПа.

1.3 Ударная волна в грунте.

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. При наземном ядерном взрыве часть энергии взрыва расходуется на образование волны сжатия в грунте. В отличие от ударной волны в воздухе она характеризуется менее резким увеличением давления во фронте волны, а также более медленным его ослаблением за фронтом. Давление во фронте волны сжатия уменьшается довольно быстро с удалением от центра взрыва, и на больших расстояниях волна сжатия становится подобной сейсмической волне.

При взрыве ядерного боеприпаса в грунте основная часть энергии взрыва передается окружающей массе грунта и производит мощное сотрясение грунта, напоминающее по своему действию землетрясение.

    Ударная волна ядерного взрыва возникает в результате расширения светящейся раскаленной массы газов в центре взрыва и представляет собой область резкого сжатия воздуха, которая распространяется от центра взрыва со сверхзвуковой скоростью. Действие ее продолжается несколько секунд. Расстояние 1 км ударная волна проходит за 2 с, 2 км — за 5 с, 3 км — за 8 с.

2.Характер воздействия ударной волны на людей и животных.

    Ударная волна может нанести незащищенным людям и животным травматические поражения, контузии или быть причиной их гибели. Поражения могут быть непосредственными или косвенными.  
Непосредственное поражение ударной волной возникает в результате воздействия избыточного давления и скоростного напора воздуха. Ввиду небольших размеров тела человека ударная волна почти мгновенно охватывает человека и подвергает его сильному сжатию.  
Косвенные поражения люди и животные могут получить в результате ударов обломками разрушенных зданий и сооружений или в результате ударов летящих с большой скоростью осколков стекла, шлака, камней, дерева и других предметов.

    Воздействие воздушной ударной волны на незащищенных людей характеризуется легкими, средними, тяжелыми и крайне тяжелыми травмами.  
    Крайне тяжелые контузии и травмы у людей возникают при избыточном давлении более 100 кПа (1 кгс/см2). Отмечаются разрывы внутренних органов, переломы костей, внутренние кровотечения, сотрясение мозга, длительная потеря сознания. Разрывы наблюдаются в органах, содержащих большое количество крови (печень, селезенка, почки), наполненных газом (легкие, кишечник) или имеющие полости, наполненные жидкостью (желудочки головного мозга, мочевой и желчный пузыри). Эти травмы могут привести к смертельному исходу.  
    Тяжелые контузии и травмы возможны при избыточных давлениях от 60 до 100 кПа (от 0,6 до 1,0 кгс/см2). Они характеризуются сильной контузией всего организма, потерей сознания, переломами костей, кровотечением из носа и ушей; возможны повреждения внутренних органов и внутренние кровотечения.

    Поражения средней тяжести возникают при избыточном давлении 40— 60 кПа (0,4—0,6 кгс/см2). При этом могут быть вывихи конечностей, контузия головного мозга, повреждение органов слуха, кровотечение из носа и ушей.  
    Легкие поражения наступают при избыточном давлении 20—40 кПа (0,2—0,4 кгс/см2). Они выражаются в скоропроходящих нарушениях функций организма (звон в ушах, головокружение, головная боль). Возможны вывихи, ушибы.  
Избыточные давления во фронте ударной волны 10 кПа (0,1 кгс/см2) и менее для людей и животных, расположенных вне укрытий, считаются безопасными.

    Воздушная ударная волна также действует на растения. Полное повреждение лесного массива наблюдается при избыточном давлении, превышающем 50 кПа (0,5 кгс/см2). Деревья при этом вырываются с корнем, ломаются и отбрасываются, образуя сплошные завалы. При избыточном давлении от 30 до 50 кПа (03,—0,5 кгс/см2) повреждается около 50 % деревьев (завалы также сплошные), а при давлении от 10 до 30 кПа (0,1—0,3 кгс/см2)—до 30% деревьев. Молодые деревья более устойчивы к воздействию ударной волны, чем старые и спелые.  

3.Характер воздействия ударной волны на здания и сооружения. 

    Характер разрушения элементов объекта (предметов) зависит от нагрузки, создаваемой ударной волной, и реакции предмета на действие этой нагрузки.

    Общую оценку разрушений, вызванных ударной волной ядерного взрыва, принято давать по степени тяжести этих разрушений. Для большинства элементов объекта, как правило, рассматриваются три степени — слабое, среднее и сильное разрушение. Для жилых и промышленных зданий берется обычно четвертая степень— полное разрушение.

    Слабые разрушения: деформации трубопроводов, их повреждения на стыках; повреждения и разрушении контрольно-измерительной аппаратуры; повреждение верхних частей колодцев на водо-, тепло- и газовых сетях; отдельные разрывы на линии электропередач (ЛЭП); повреждения станков, требующих замены электропроводки, приборов и других поврежденных частей.

    Средние разрушения: отдельные разрывы и деформации трубопроводов, кабелей; деформации и повреждения отдельных опор ЛЭП; деформация и смещение на опорах цистерн, разрушение их выше уровня жидкости; повреждения станков, требующих капитального ремонта.

    Сильные разрушения: массовые разрывы трубопроводов, кабелей и разрушения опор ЛЭП и другие разрушения, которые нельзя устранить при капитальном ремонте.  
    Наиболее стойки подземные энергетические сети. Газовые, водопроводные и канализационные подземные сети разрушаются только при наземных взрывах в непосредственной близости от центра при давлении ударной волны 600—1500 кПа.  
    Станочное оборудование предприятий разрушается при избыточных давлениях 35—70 кПа. Измерительное оборудование—при 20—30 кПа, а наиболее чувствительные приборы могут повреждаться и при 10 кПа и даже 5 кПа.

    Для гидроузлов наиболее опасными являются надводный и подводный взрывы со стороны верхнего бьефа. Наиболее устойчивые элементы гидроузлов — бетонные и земляные плотины, которые разрушаются при давлении более 1000 кПа.

    Наиболее устойчивы к воздействию ударной волны морские и речные суда и железнодорожный транспорт. При воздушном или надводном взрыве повреждение судов будет происходить главным образом под действием воздушной ударной волны. Поэтому повреждаются в основном надводные части судов—палубные надстройки, мачты, радиолокационные антенны и т. д.

 

4.Средства и способы защиты.

 

    Гарантированная защита людей от ударной волны обеспечивается при укрытии их в убежищах. При отсутствии убежищ используются противорадиационные укрытия, подземные выработки, естественные укрытия и рельеф местности.  
    Укрытие личного состава за холмами и насыпями, в оврагах, выемках и молодых лесах, использование фортификационных сооружений, танков, БМП, БТР и других боевых машин снижает степень его поражения ударной волной. Так, личный состав в открытых траншеях поражается ударной волной на расстояниях в 1,5 раза меньше, чем находящийся открыто на местности. Вооружение, техника и другие Материальные средства от воздействия ударной волны могут быть повреждены или полностью разрушены. Поэтому для их защиты необходимо использовать естественные неровности местности (холмы, складки и т. п.) и укрытия.