Поражающие факторы ядерного оружия Ударная волна

Ударная волна является основным поражающим фактором ядер­ного взрыва. Большинство разрушений и повреждений зданий, со­оружений и оборудования объектов, а также поражений людей обусловлено, как правило, воздействием ударной волны.

В зависимости от того, в какой среде распространяется волна, ее называют соответственно воздушной ударной волной, ударной волной в воде и сейсмовзрывной волной в грунте.

Воздушная ударная волна представляет собой зону сильного сжатия воздуха, распространяющуюся во все стороны от центра взрыва со сверхзвуковой скоростью. Передняя граница волны на­зывается фронтом.

Ударная волна имеет фазу сжатия и фазу разряжения. В фазе сжатия ударной волны давление выше атмосферного, а в фазе раз­ряжения - ниже. Наибольшее давление воздуха наблюдается на внешней границе фазы сжатия, т.е. во фронте волны.

На рис. 1.18 показано изменение давления воздуха в любой точ­ке пространства при прохождении через нее ударной волны. Как только ударная волна спустя некоторое время Θ после взрыва дос­тигает определенной точки пространства, мгновенно в этой точке повышаются давление и температура, воздух начинает распрост­раняться в направлении ударной волны. Через некоторое время давление снижается и через время τ₊ после подхода фронта удар­ной волны становится равным атмосферному. Дальнейшее умень­шение давления приводит к разряжению. В это время воздух начи­нает двигаться в сторону взрыва. Как только действие пониженного давления закончится, прекратится и движение воздуха.

Основными параметрами ударной волны, определяющими ее поражающее действие, являются: избыточное давление ΔР_ф, ско­ростной напор ΔР_ск и время действия ударной волны t_ув.

Избыточное давление во фронте ударной волны ΔР_ф - это разни­ца между максимальным давлением воздуха во фронте ударной вол­ны Р_ф и атмосферным давлением Р₀, которая является основной ха­рактеристикой воздушной ударной волны, т.к. определяет скачок давления, который происходит практически мгновенно при подхо­де волны к месту регистрации давления. Единицей физической ве­личины ΔР_ф является паскаль (Па) или кгс/см² (1 кгс/см² ≈ 10⁵ Па).

Скоростной напор ΔР_ск - это динамические нагрузки, создавае­мые потоками воздуха. Скоростной напор зависит от плотности воздушных масс и связан с избыточным давлением ударной вол­ны. Разрушительное действие скоростного напора заметно сказы­вается в местах с избыточным давлением более 50 кПа, где ско­рость перемещения воздуха более 100 м/с.

Рис. 1.18. Изменение давления в точке пространства

при прохождении через нее воздушной ударной волны

Время действия ударной волны t_ув - это время действия избы­точного давления, величина которого зависит от мощности взры­ва и измеряется в секундах.

Различные разрушения зданий и сооружений, вызываемые дей­ствием, воздушной ударной волны, определяются, в основном, зна­чениями ΔР_ф и t_ув. Степень воздействия избыточного давления и с короеда ого напора в повреждении или разрушении объектов за­висит от размеров, конструкции объекта и степени его связи с зем­ной поверхностью.

Поражения людей вызываются как прямым действием ударной волны, так и косвенным (летящими обломками зданий, деревьями и др.). Характер и степень поражения людей зависят от избыточ­ного давления в подошедшей волне, положения в этот момент че­ловека и степени его защиты. Полученные при этом травмы при­нято делить на легкие (ΔР_ф=0,2-0,4 кгс/см²), средние (ΔР_ф=0,5 кгс/см²) и тяжелые (ΔР_ф >0,5 кгс/см²). При давлении свыше 1 кгс/см² трав­мы могут быть крайне тяжелыми и смертельными.