Ударная волна и ее характеристики

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДАРНАЯ ВОЛНА - это распространяющийся по среде фронт резкого, почти мгновенного, изменения параметров среды: плотности, давления, температуры, скорости. Ударные волны называют также сильными разрывами или скачками. Причины возникновения ударных волн в газах - полеты со сверхзвуковыми скоростями (звуковой удар), истечения с большими скоростями через сопла, мощные взрывы, электрические разряды, интенсивное горение.

Ударные волны в воде носят название гидравлического удара. С этим явлением пришлось столкнуться при устройстве первых водопроводов: первоначально водопроводные задвижки перекрывали воду слишком быстро. Резкое прекращение тока воды вызывало ударную волну (гидравлический удар), распространявшуюся в трубе водопровода и часто вызывавшую разрыв такой трубы. Для решения этой проблемы в России был привлечен Жуковский, и она была успешно решена (1899). Ударные волны существуют и на поверхности воды: при открывании ворот шлюзов, при «запирании» течения реки (бора).

Ударные волны могут возникать и из первоначально непрерывных течений. Любая достаточно интенсивная волна сжатия порождает ударную волну из-за того, что в этих волнах задние частицы движутся быстрее впереди бегущих (нелинейное укручение фронта волны).

Ударные волны являются частью детонационных волн, волн конденсации (хорошо известным примером этого явления служат шлейфы тумана, остающиеся за самолетом при пролете через участки атмосферы с повышенной влажностью), могут возникать при взаимодействии лазерного излучения с веществом (светодетонационные волны). Сход снежной лавины также может рассматриваться как ударная волна.

В твердых телах ударные волны возникают при высокоскоростном соударении тел, в астрофизических условиях - при взрывах звезд.

Одним из примеров ударной волны является катастрофическое нарастание давки в охваченной паникой толпе, протискивающейся через узкий проход. Родственным явлением приходится затор в потоке транспорта. Ударные волны в газах были обнаружены в середине 19 в. в связи с развитием артиллерии, когда возросшая мощь артиллерийских орудий позволила метать снаряды со сверхзвуковой скоростью.

Параметры воздушной ударной волны подчинены закону подобия. Согласно этому закону при взрывах в одной и той же среде ядерных зарядов различной мощности g1 и g2 одинаковые значения параметров во фронте ударной волны будут наблюдаться на расстояниях R1 и R2, пропорциональных отношению корней кубических от мощностей взрывов:

Таким образом, зная расстояние от центра ядерного взрыва и, например, избыточное давление во фронте ударной волны одного заряда, можно рассчитать расстояние, на котором будет такое же избыточное давление при взрыве другого заряда.

Таким же образом можно рассчитать и другие параметры ядерного взрыва. Формулу можно записать иначе:

Из данной формулы следует, что радиус поражающего действия ударной волны изменяется значительно слабее, чем мощность взрыва. Так для увеличения радиуса поражающего действия ударной волны в 2 раза, мощность заряда необходимо увеличить в 8 раз!

Расстояние 1 км ударная волна проходит за 2 с, 2 км -- за 5 с, 3 км -- за 8 с. Расстояние до ядерного взрыва ориентировочно можно определить по формуле:

Химические боевые средства (ХБ-средства, ОВ - отравляющие вещества) можно классифицировать различными способами, например, по летучести. Высоколетучие вещества классифицируются как «нестойкие», нелетучие - как «стойкие». ХБ-средства, используемые в основном против людей, подразделяются на смертельные и выводящие из строя, т.е. вызывающие функциональные поражения. Это деление не является абсолютным, а скорее отражает вероятный результат. Химические средства классифицируют также по механизму действия на организм.

Значительное количество отравляющих веществ потенциально могли бы иметь военное применение в качестве смертельных химических средств, но только немногие из них были разработаны как ХБ-средства. Среди них сегодня наибольшую тревогу вызывают нервно-паралитические средства.

Нервно-паралитические средства отравляют нервную систему и разрушают жизненно-важные функции организма. Все нервно-паралитические средства принадлежат к классу фосфорорганических соединений. Они образуют две группы сильноядовитых веществ: G-средства и V-средства. Наиболее сильно действуют G-средства, разработанные в Германии незадолго до Второй мировой войны, - табун, зарин и зоман. Среди V-средств, которые еще более ядовиты, выделяется вещество с обозначением VX. См. также ФОСФОР.

В чистом состоянии все нервно-паралитические средства - бесцветные и по существу не имеющие запаха жидкости. Нервно-паралитические средства сильно различаются по летучести. Вещество VX похоже на нелетучее липкое смазочное масло, поэтому оно классифицируется как стойкое ХБ-средство. Его главное действие проявляется при прямом контакте с кожей. Зарин, с другой стороны, - высоколетучая жидкость, которая в основном поглощается через дыхание. Зоман и табун по летучести занимают среднее положение между VX и зарином.

Нервно-паралитические средства попадают в органы дыхания в газообразной или аэрозольной форме. Аэрозоль - это вещество в виде очень мелких твердых частиц или капель, которые, попадая в воздух, ведут себя подобно газу. Нервно-паралитические средства в жидком состоянии проникают в организм через кожу или слизистую оболочку. Человек может также отравиться, употребляя жидкую или твердую пищу, загрязненную нервно-паралитическим веществом.

При вдыхании нервно-паралитического вещества отравление происходит очень быстро, и смерть наступает через 1-10 мин. Когда нервно-паралитическое вещество проникает в организм через кожу, отравление происходит более медленно. Смертельная доза VX на открытой коже соответствует одной-двум каплям (5-15 мг).

В случае малой дозы нервно-паралитического средства в газообразной или аэрозольной форме типичными симптомами являются сильный насморк, ненормальное сокращение глазного зрачка, нарушение аккомодации зрения и ощущение давления в груди. При более сильном отравлении эти симптомы получают более выраженное проявление. Другие симптомы - тошнота и рвота, спазмы, судороги и самопроизвольные дефекация и мочеиспускание, конвульсии и кома. За этим следуют остановка дыхания и смерть.

Действие нервно-паралитических веществ сводится к блокированию (ингибированию) фермента ацетилхолинэстеразы, который в организме расщепляет одно из веществ-передатчиков, а именно ацетилхолин. Ацетилхолин - вещество, которое передает информацию между нервами и от нервов к мышцам и железам. Это вещество после выполнения своей задачи обычно сразу же расщепляется ферментом. Если фермент ингибирован нервно-паралитическим веществом, ацетилхолин сохраняется и продолжает передавать сигналы, вызывая потерю контроля над подвергшейся воздействию частью нервной системы.

Во многих странах первая медицинская помощь состоит в приеме микстуры, содержащей два активных компонента. Один из них, атропин, защищает организм от избытка ацетилхолина, образовавшегося во время отравления нервно-паралитическим веществом. Другой активный компонент микстуры называется реактиватором; он восстанавливает нормальные функции ингибированного фермента. Активной группой в реактиваторе является оксим-группа.

Ядерное оружие -- оружие массового поражения взрывного действия, основанное на использовании внутриядерной энергии. Ядерное оружие -- одно из самых разрушительных средств ведения войны -- входит в число основных видов оружия массового поражения. Оно включает в себя различные ядерные боеприпасы (боевые части ракет и торпед, авиационные и глубинные бомбы, артиллерийские снаряды и мины, снабженные ядерными зарядными устройствами), средства управления ими и средства доставки их к цели (носители). Поражающее действие ядерного оружия основано на энергии, выделяющейся при ядерных взрывах.

Поражающие факторы ядерного взрыва -- ударная волна, световое излучение, проникающая радиация, радиоактивное заражение и электромагнитный импульс. Время действия проникающей радиации на наземные объекты составляет 15--25 с.

Очаги поражения могут возникать и при применении обычных средств поражения противника. При воздействии двух видов и более оружия массового поражения образуется очаг комбинированного поражения. Первичные действия поражающих факторов ОМП и других средств нападения противника могут привести к возникновению взрывов, пожаров, затоплений местности и распространению на ней сильнодействующих ядовитых веществ. При этом образуются вторичные очаги поражения. Очагом ядерного поражения называется территория, подвергшаяся непосредственному воздействию поражающих факторов ядерного взрыва. Он характеризуется массовыми разрушениями здании, сооружении, завалами, авариями в сетях коммунально-энергетического хозяйства, пожарами, радиоактивным заражением и значительными потерями среди населения.

Размеры очага тем больше, чем мощнее ядерный взрыв. Характер разрушений в очаге зависит также от прочности конструкций зданий и сооружений, их этажности и плотности застройки.

За внешнюю границу очага ядерного поражения принимают условную линию на местности, проведенную на таком расстоянии от эпицентра (центра) взрыва, где величина избыточного давления ударной волны равна 10 кПа.

Очаг ядерного поражения условно делят на зоны - участки с примерно одинаковыми по характеру разрушениями.

Зона полных разрушении - территория, подвергшаяся воздействию действию ударной волны с избыточным давлением (на внешней границе) свыше 50 кПа.

В зоне полностью разрушаются все здания и сооружения, а также противорадиационные укрытия и часть убежищ, образуются сплошные завалы, повреждается коммунально-энергетическая сеть.

Зона сильных разрушений - с избыточным давлением во фронте ударной волны от 50 до 30 кПа. В этой зоне наземные здания и сооружения получают сильные разрушения, образуются местные завалы, возникнут сплошные и массовые пожары. Большинство убежищ сохранится, у отдельных убежищ будут завалены входы и выходы. Люди в них могут получить поражения только из-за нарушения герметизации, затопления или загазованности помещений.

Зона средних разрушений - с избыточным давлением во фронте ударной волны от 30 до 20 кПа. В ней здания и сооружения получат средние разрушения. Убежища и укрытия подвального типа сохранятся. От светового излучения возникнут сплошные пожары.

Зона слабых разрушений - с избыточным давлением во фронте ударной волны от 20 до 10 кПа. Здания получат небольшие разрушения. От светового излучения возникнут отдельные очаги пожаров.

В чрезвычайных ситуациях военного и мирного времени защите подлежит все население, но защищаются его отдельные группы дифференцированно.

Основными способами защиты населения при ЧС в современных условиях являются:

- укрытия в защитных сооружениях, в простейших укрытиях на местности;

- рассредоточение и эвакуация населения из крупных городов в загородную зону;

- своевременное и умелое применение средств индивидуальной защиты.

Для укрытия людей заблаговременно на случай ЧС строятся защитные сооружения. Защитные сооружения подразделяются.

В убежищах от воздействия ударной волны, обломков разрушающихся зданий, проникающей радиации, светового излучения и высоких температур защищают прочные ограждающие конструкции (стены, перекрытия, защитно-герметические двери, ставни, ворота), клапаны на воздухозаборных, выхлопных и других отверстиях. Для защиты от отравляющих бактериальных средств и радиоактивной пыли убежища герметизируют.

Наиболее надежным коллективным средством защиты являются убежища. Они могут быть отдельно стоящими или встроенными, т. е. оборудованными в подвалах жилых домов, административных и производственных зданий. Как правило, во всех убежищах имеются вход и аварийный выход, их герметизируют, а подача воздуха производится через фильтровентиляцион-ные установки. На случай длительного пребывания людей в убежищах создаются запасы воды, продовольствия и предметов первой необходимости, включая средства оказания медпомощи. В р-нах с развитой горнодобывающей промышленностью хорошими защитными свойствами обладают шахты и другие горные выработки. Для уменьшения воздействия ударной волны могут быть использованы щели и различные укрытия. Естественные складки местности (канавы, промоины, овраги и лощины), если они расположены перпендикулярно направлению распространения ударной волны, также могут защитить от ее воздействия.

При невозможности воспользоваться уое-жищами и укрытиями для защиты от ударной волны следует немедленно, как только увидел вспышку, лечь на землю лицом вниз, головой или ногами в сторону взрыва

Для защиты от светового излучения могут быть использованы убежища и укрытия. Помимо убежищ и укрытий, от светового излучения защищают любые непрозрачные материалы, к-рые не воспламеняются. Одежда светлых тонов по сравнению с одеждой темного цвета менее подвержена воспламенению от светового излучения. При закрытых глазах временное ослепление и более тяжелые поражения глаз, как правило, исключаются

Для защиты от воздействия проникающей радиации могут быть использованы убежища и укрытия. Воздействие проникающей радиации ослабляется различными материалами, В частности, нейтронное излучение хорошо поглощается легкими материалами (дерево, вода, полиэтилен и др.), а гамма-излучение -- тяжелыми (свинец, бетон, земля, кирпич и др.). Сочетание легких и тяжелых материалов при строительстве убежищ и укрытий может обеспечить надежную защиту.

Задача №1

Расстояние от емкости до цеха R равно 500м. Определить избыточное давление (?Р_ф) в районе механического цеха при взрыве емкости с пропаном (Q =100т)

Решение: 1) Определяем коэффициент К

=1,5< 2

Q- количество взрывоопасной смеси в емкости, Т.

2) Находим избыточное давление ударной волны по формуле:

Вывод: Механический цех может получить среднее разрушение.

Задача №2

Определить возможные потери (П) людей, оказавшихся в очаге химического поражения и расположенных в жилых домах (всего 500 чел.). Люди обеспечены противогазами на 40%.

Решение:

По таблице 3.18 находим П=58% (290 чел.), из них поражения легкой степени составляют 290•0,25=72 человек, средней и тяжелой - 290•0,4=116 человек и со смертельным исходом - 290• 0,35=102 человек.

Задача №3

В районе, где расположены цеха были измерены уровни радиации в t₁=12.00-Pt₁=20 рад/час, и t₂=13.00-Pt₂=14 рад/час. Определить время взрыва.

Решение:

1) ?t=t₂ - t₁=13.00 - 12.00=60 минут.

2) По таблице 3.8 для отношений , и ?t = 60 минут находим время, прошедшее после взрыва до второго измерения t = 4 часа. Исходное время взрыва равно t _взрыв = t₂ - t =13.00 - 4.00 = 9 часов.

Список литературы:

ударная волна массовое поражение

1. Я.Д. Вишняков, В. И. Вагин, В. В. Овчинников, А. Н. Стародубец. Безопасность жизнедеятельности. Защита населения и территорий в чрезвычайных ситуациях (2008)

2. С.В. Белов. Безопасность жизнедеятельности и защита окружающей среды (техносферная безопасность) (2011)

3. Б.В. Поленов. Защита жизни и здоровья человека в XXI веке. Восемь основных источников опасности для человечества (2008)

4. В.Б. Болтыров. Опасные природные процессы (2010)

Размещено на Allbest.ru