Ударна хвиля

2015-12-17T18:54:37Z

Burda1996:

==Ударна хвиля(визначення)==
[[Файл:http://img0.joyreactor.cc/pics/post/%D0%B3%D0%B8%D1%84%D0%BA%D0%B8-%D1%8F%D0%B4%D0%B5%D1%80%D0%BD%D1%8B%D0%B9-%D0%B2%D0%B7%D1%80%D1%8B%D0%B2-232802.gif|200px|thumb|right|]]

[[Файл:FA-18 Hornet breaking sound barrier (7 July 1999).jpg|200px|thumb|right|FA-18 Hornet долає звуковий бар'єр]]
'''Ударна хвиля''' — це ділянка сильного стиснення повітря, розігрітого до декількох мільйонів градусів, що поширюється з надзвуковою швидкістю (335 м/с) в усі сторони від центру вибуху. Джерелом виникнення ударної хвилі є високий тиск у центрі вибуху, що досягає 105 млрд Па. Вона складається із зони стиснення (де тиск вище атмосферного) і зони розрідження (тиск нижче атмосферного). Уражаюча дія ударної хвилі визначається двома параметрами: надмірним тиском ДРФ і швидкісним напором ДРШИ повітря.

'''Надмірний тиск''' — (ΔРф) — це різниця між нормальним атмосферним тиском перед фронтом хвилі й максимальним тиском у фронті ударної хвилі Рс, тобто ΔРФ = Рф — Ро. Одиницею надмірного тиску в системі СІ є паскаль (Па), несистемна одиниця кгс/см2, 1 кгс/см2 = 9,80665 · 104 Па ≈100 кПа.

'''Швидкісний напір тиску (ДРШВ)''' — це динамічне навантаження, яке створюється потоком повітря. Так само, як і надмірний тиск, швидкісний напір вимірюється в паскалях (Па).

Тривалість дії ударної хвилі <math>% MathType!MTEF!2!1!+-
% feaagKart1ev2aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn
% hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr
% 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq-Jc9
% vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0-yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr-x
% fr-xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaamiDamaaBa
% aaleaacaWG5bGaamizaaqabaaaaa!3903!
${t_{yd}}$</math> — вимірюється секундами. Ця величина залежить від потужності вибуху q. Зі збільшенням потужності вибуху, час дії стискання збільшується і тим сильніша її уражаюча сила. Ударна хвиля викликає ураження в результаті дії надмірного тиску, швидкісного напору повітря, вона миттєво охоплює людину з усіх боків.

==Наслідки для живих організмів==
При зіткненні фронту ударної хвилі з людиною чи твариною на тіло діє великий тиск і це відчувається як удар. Цей удар створює хвилю стискання, яка поширюється в тканинах і органах з великою швидкістю до 1500 м/с. Тканини й органи не встигають відреагувати (змінити форму, стиснутися або розширитися), тому на деякі з них діє тиск, який значно більший, ніж вони можуть витримати і, звичайно, відбуваються пошкодження органів. Ступінь пошкодження тканин і органів залежить від тиску ударної хвилі, швидкості її поширення. Особливо сильно пошкоджуються органи, наповнені газами (легені, кишечник), кров'ю (печінка, селезінка, великі судини) і ті, які мають порожнини і наповнені рідинами (жовчний міхур, шлунок, сечовий міхур). При дії вибухової хвилі проходить сильне стискання, а потім дуже швидке розширення повітря, яке знаходиться в органах, що призводить до розриву значної кількості тканин.

В органах, наповнених рідиною, в паренхіматозних органах, у яких міститься багато крові, під дією хвилі стискання проходить потужний гідравлічний удар. У зв'язку з тим, що рідини практично не стискуються при дії на них тиску, вони згідно із законом гідродинаміки передають його в усі боки з однаковою силою і швидкістю, то призводить до розриву органів і великих кровоносних судин. Винятком є рідини, які знаходяться в черепі й хребті, тому що вони захищені від зовнішньої дії кістковою тканиною. Тиск у черепі найнижчий і кров з інших органів надходить через міжхребцеві і яремні вени в судини мозку. Через те, що черепна коробка малоеластична і мозкова тканина мало стискається, створюються умови для гідравлічного удару черепно-мозкової рідини об тканини мозку і удару мозку об черепну коробку.

Таким чином, пошкоджуються головний і спинний мозок, але частіше і сильніше пошкоджуються легені.

Залежно від надмірного тиску і швидкісного напору повітря виникають різні пошкодження у людей і тварин, які за складністю ураження поділяються на '''легкі, середні і дуже важкі'''.

'''Легкі травми''' виникають при надмірному тиску 20—40 кПа (0,2— 0,4 кгс/см2) і характеризуються вивихами, тимчасовим пошкодженням слуху, контузією.

'''Середні травми''' виникають при надмірному тиску 40—60 кПа (0,4—0,6 кгс/см2) і виявляються в контузії, пошкодженні органів слуху, вивихах кінцівок, кровотечі з носа і вух, розривах барабанних перетинок.

'''Важкі травми''' виникають при надмірному тиску 60—100 кПа (0,6—1 кгс/см2) і характеризуються важкими контузіями, переломами кінцівок, часто відкритими, сильними кровотечами з носа і вух.

'''Дуже важкі травми''' виникають при надмірному тиску понад 100 кПа (більше 1 кгс/см2). Для них характерні переломи кісток, розриви внутрішніх органів (печінки, селезінки, нирок, легенів та інших), відкриті переломи кінцівок, струси мозку, переломи хребта.

==Поділ за степенем ураження==
Територія, на якій під впливом уражаючих факторів ядерного вибуху виникли руйнування будівель і споруд, пожежі, радіоактивне забруднення місцевості й ураження людей і тварин, називається осередком ядерного ураження.

Зовнішньою межею ядерного ураження вважається умовна лінія на місцевості, де надмірний тиск повітряної ударної хвилі 10 кПа.

З метою визначення характеру руйнувань і встановлення обсягу рятувальних та інших невідкладних робіт залежно від надмірного тиску у фронті ударної хвилі осередок ядерного ураження умовно поділяють на чотири зони.

'''Зона повних руйнувань''' характеризується надмірним тиском 50 кПа і руйнуванням або сильною деформацією всіх несучих конструкцій і елементів споруди, утворенням суцільних завалів. Підземні (підвальні) частини споруд значно менше руйнуються. Повністю руйнуються житлові та виробничі споруди, протирадіаційні укриття (ПРУ), герметичні сховища поблизу центру вибуху. До 75 % герметичних сховищ і до 90 % підземних комунально-енергетичних мереж зберігаються.

'''Зона сильних руйнувань''' має надмірний тиск від 50 до ЗО кПа. Руйнування виникають при надмірному тиску: багатоповерхових будинків — 25—ЗО кПа, малоповерхових будівель — 25—35 кПа, споруд виробничого типу — 30—50 кПа. Деформується більша частина несучих конструкцій. Можуть залишатися частково стіни і перекриття нижніх поверхів. Утворюються завали.

У '''зоні середніх руйнувань''' більшість несучих конструкцій зберігається, лише частково деформується. Зберігається основна частина стін з можливими тріщинами в зовнішніх стінах і провалами в окремих місцях, але при цьому другорядні та частина несучих конструкцій можуть бути зруйновані повністю. Герметичні сховища і частина ПРУ не пошкоджуються. Середніх руйнувань зазнають багатоповерхові споруди при надмірному тиску 10—20 кПа, малоповерхові будівлі — 15—25 кПа, виробничі споруди — 20—30 кПа. На комунально-енергетичній мережі деформуються і руйнуються окремі опори повітряних ліній електропередачі, пошкоджуються технологічні трубопроводи.

У '''зоні слабких руйнувань''' руйнуються вікна, двері, легкі перегородки, з'являються тріщини, в основному в стінах верхніх поверхів. Підвали й нижні поверхи зберігаються. Незначні руйнування і пошкодження на комунально-енергетичній мережі.

Слабкі руйнування будівель усіх типів виникають при надмірному тиску 7—20 кПа.

Пошкодження характеризуються порушенням найбільш слабких елементів будівель: карнизів, перегородок, дверей, вікон та ін. Пошкодження будівель усіх типів виникають при надмірному тиску 3—5 кПа.

Однією з особливостей ударної хвилі є відносно велика тривалість дії, яка може досягати кількох секунд. Ударна хвиля може проникати всередину будівель через вікна, вентиляційні канали, димарі, щілини та інші отвори. При надходженні ударної хвилі у середину приміщень, у них можливе різке збільшення тиску, що призводить до різних руйнувань.

Розрідження, яке виникає в результаті високого тиску, значно слабше за ударну хвилю, але збільшує вплив прямого удару, і це необхідно враховувати під час рятувальних, невідкладних і відновних роботах.

Основною причиною руйнування жорстких конструкцій (кам'яних і дерев'яних будов) буде початковий удар у момент відбивання хвилі від будівлі, тобто тиск відбивання ударної хвилі. Підійшовши до перешкоди, ударна хвиля відбивається, утворюючи тиск відбивання ударної хвилі (АРвід). відбувається гальмування мас повітря, що рухається, і надмірний тиск підвищується. Через це на перешкоду діє удар великої сили, який збільшився внаслідок тиску відбивання.

Тиск відбивання можна розрахувати за формулою
<math>% MathType!MTEF!2!1!+-
% feaagKart1ev2aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn
% hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr
% 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq-Jc9
% vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0-yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr-x
% fr-xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaeuiLdqKaam
% iuamaaBaaaleaacaWG2bGaamyAaiaadsgaaeqaaOGaeyypa0JaaGOm
% aiabfs5aejaadcfadaWgaaWcbaGaamOzaaqabaGccqGHRaWkdaWcaa
% qaaiaaiAdacqqHuoarcaWGqbWaaSbaaSqaaiaadAgaaeqaaaGcbaGa
% euiLdqKaamiuamaaBaaaleaacaWGMbaabeaakiabgUcaRiaaiEdaca
% WGqbWaaSbaaSqaaiaaicdaaeqaaaaaaaa!4C20!
$\Delta {P_{vid}} = 2\Delta {P_f} + \frac{{6\Delta {P_f}}}{{\Delta {P_f} + 7{P_0}}}$</math>

де ΔРvid – тис відбування; ΔРf — надмірний тиск фронту ударної хвилі; Рo — атмосферний тиск.

Під час ядерного вибуху під водою також утворюється ударна хвиля. Надмірний тиск фронту ударної хвилі при підводному вибусі в десятки разів більший, ніж надмірний тиск під час повітряного вибуху (на однакових відстанях). Час дії підвищеного тиску, навпаки, у кілька разів менший, ніж під час повітряного вибуху, а швидкість поширення ударної хвилі у воді більша, ніж у повітрі. В цей час утворюється велика хвиля.

Ураження лісових насаджень і руйнування у лісі від вибухової хвилі залежить від потужності та виду боєприпасів, відстані від центру (епіцентру) вибуху, рельєфу місцевості, складу, повноти, густоти, зімкнутості й віку насаджень. Уражаюча дія ударної хвилі на лісові насадження характеризується надмірним тиском на її фронті. Ступінь ураження лісу може бути різний: від пошкодження гілля і крони до часткового ламання окремих дерев і повного руйнування дерев (табл. 10). Характер пошкодження і руйнувань у лісі може бути різний: дерева ламаються на висоті 1—3 м від землі, вириваються з корінням і стовбури можуть лежати в одному напрямку, або в різних з накладанням один на одного.

[[Файл:оиоамл.png|800px|thumb|center|Таблиця 1. '''Радіуси зон руйнування лісу від впливу вибухової хвилі при потужності вибуху 1000 кг (1 Мт), км''']]

==Розрахунки==
Для приблизного порівняння радіусів зон ураження ударною хвилею вибухів різної потужності можна використати формулу

<math>% MathType!MTEF!2!1!+-
% feaagKart1ev2aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn
% hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr
% 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq-Jc9
% vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0-yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr-x
% fr-xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaWaaSaaaeaaca
% WGsbWaaSbaaSqaaiaaikdaaeqaaaGcbaGaamOuamaaBaaaleaacaaI
% Xaaabeaaaaaaaa!398E!
$\frac{{{R_2}}}{{{R_1}}}$</math>
<math>% MathType!MTEF!2!1!+-
% feaagKart1ev2aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn
% hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr
% 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq-Jc9
% vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0-yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr-x
% fr-xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaWaaSaaaeaaca
% WGsbWaaSbaaSqaaiaaikdaaeqaaaGcbaGaamOuamaaBaaaleaacaaI
% XaaabeaaaaGccqGH9aqpcaWGsbWaaSbaaSqaaiaaigdaaeqaaOGaey
% 4fIOYaaOqaaeaadaWcaaqaaiaadghadaWgaaWcbaGaaGOmaaqabaaa
% keaacaWGXbWaaSbaaSqaaiaaigdaaeqaaaaaaeaacaaIZaaaaaaa!41F7!
$=$</math>
<math>% MathType!MTEF!2!1!+-
% feaagKart1ev2aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn
% hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr
% 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq-Jc9
% vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0-yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr-x
% fr-xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaamOuamaaBa
% aaleaacaaIXaaabeaakmaakeaabaWaaSaaaeaacaWGXbWaaSbaaSqa
% aiaaikdaaeqaaaGcbaGaamyCamaaBaaaleaacaaIXaaabeaaaaaaba
% GaaG4maaaaaaa!3C61!
${R_1}\sqrt[3]{{\frac{{{q_2}}}{{{q_1}}}}}$</math>

де R1 — радіус зони ураження (відомий), км; R2 — радіус зони ураження (шукана величина), км; г/, — відома потужність вибуху (тротиловий еквівалент), q1; q2 — шукана потужність вибуху (тротиловий еквівалент), т.

Наприклад, радіус легких уражень при повітряному вибусі потужністю 20 кт досягає 3,5 км. Для визначення радіуса легких уражень людей від ядерного вибуху потужністю 5 Мт підставляємо відомі значення у формулу
<math>% MathType!MTEF!2!1!+-
% feaagKart1ev2aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn
% hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr
% 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq-Jc9
% vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0-yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr-x
% fr-xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaamOuamaaBa
% aaleaacaaIYaaabeaakiabg2da9iaaiodacaGGSaGaaGynamaakeaa
% baWaaSaaaeaacaaI1aGaaGimaiaaicdacaaIWaGaaGimaiaaicdaca
% aIWaaabaGaaGOmaiaaicdacaaIWaGaaGimaiaaicdaaaaaleaacaaI
% ZaaaaOGaeyypa0JaaGOmaiaaikdacaGGSaGaaGimaiaaisdacaaI5a
% aaaa!4A0C!
${R_2} = 3,5\sqrt[3]{{\frac{{5000000}}{{20000}}}} = 22,049$</math>

Характер руйнувань від ударної хвилі залежатиме від потужності та виду вибуху, рельєфу місцевості, щільності забудови, міцності будівель, матеріалу забудови, технології спорудження та ін.

Ударна хвиля

2015-12-17T18:40:54Z

Burda1996:

==Ударна хвиля(визначення)==
[[Файл:FA-18 Hornet breaking sound barrier (7 July 1999).jpg|200px|thumb|right|FA-18 Hornet долає звуковий бар'єр]]
'''Ударна хвиля''' — це ділянка сильного стиснення повітря, розігрітого до декількох мільйонів градусів, що поширюється з надзвуковою швидкістю (335 м/с) в усі сторони від центру вибуху. Джерелом виникнення ударної хвилі є високий тиск у центрі вибуху, що досягає 105 млрд Па. Вона складається із зони стиснення (де тиск вище атмосферного) і зони розрідження (тиск нижче атмосферного). Уражаюча дія ударної хвилі визначається двома параметрами: надмірним тиском ДРФ і швидкісним напором ДРШИ повітря.

'''Надмірний тиск''' — (ΔРф) — це різниця між нормальним атмосферним тиском перед фронтом хвилі й максимальним тиском у фронті ударної хвилі Рс, тобто ΔРФ = Рф — Ро. Одиницею надмірного тиску в системі СІ є паскаль (Па), несистемна одиниця кгс/см2, 1 кгс/см2 = 9,80665 · 104 Па ≈100 кПа.

'''Швидкісний напір тиску (ДРШВ)''' — це динамічне навантаження, яке створюється потоком повітря. Так само, як і надмірний тиск, швидкісний напір вимірюється в паскалях (Па).

Тривалість дії ударної хвилі <math>% MathType!MTEF!2!1!+-
% feaagKart1ev2aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn
% hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr
% 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq-Jc9
% vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0-yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr-x
% fr-xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaamiDamaaBa
% aaleaacaWG5bGaamizaaqabaaaaa!3903!
${t_{yd}}$</math> — вимірюється секундами. Ця величина залежить від потужності вибуху q. Зі збільшенням потужності вибуху, час дії стискання збільшується і тим сильніша її уражаюча сила. Ударна хвиля викликає ураження в результаті дії надмірного тиску, швидкісного напору повітря, вона миттєво охоплює людину з усіх боків.

==Наслідки для живих організмів==
При зіткненні фронту ударної хвилі з людиною чи твариною на тіло діє великий тиск і це відчувається як удар. Цей удар створює хвилю стискання, яка поширюється в тканинах і органах з великою швидкістю до 1500 м/с. Тканини й органи не встигають відреагувати (змінити форму, стиснутися або розширитися), тому на деякі з них діє тиск, який значно більший, ніж вони можуть витримати і, звичайно, відбуваються пошкодження органів. Ступінь пошкодження тканин і органів залежить від тиску ударної хвилі, швидкості її поширення. Особливо сильно пошкоджуються органи, наповнені газами (легені, кишечник), кров'ю (печінка, селезінка, великі судини) і ті, які мають порожнини і наповнені рідинами (жовчний міхур, шлунок, сечовий міхур). При дії вибухової хвилі проходить сильне стискання, а потім дуже швидке розширення повітря, яке знаходиться в органах, що призводить до розриву значної кількості тканин.

В органах, наповнених рідиною, в паренхіматозних органах, у яких міститься багато крові, під дією хвилі стискання проходить потужний гідравлічний удар. У зв'язку з тим, що рідини практично не стискуються при дії на них тиску, вони згідно із законом гідродинаміки передають його в усі боки з однаковою силою і швидкістю, то призводить до розриву органів і великих кровоносних судин. Винятком є рідини, які знаходяться в черепі й хребті, тому що вони захищені від зовнішньої дії кістковою тканиною. Тиск у черепі найнижчий і кров з інших органів надходить через міжхребцеві і яремні вени в судини мозку. Через те, що черепна коробка малоеластична і мозкова тканина мало стискається, створюються умови для гідравлічного удару черепно-мозкової рідини об тканини мозку і удару мозку об черепну коробку.

Таким чином, пошкоджуються головний і спинний мозок, але частіше і сильніше пошкоджуються легені.

Залежно від надмірного тиску і швидкісного напору повітря виникають різні пошкодження у людей і тварин, які за складністю ураження поділяються на '''легкі, середні і дуже важкі'''.

'''Легкі травми''' виникають при надмірному тиску 20—40 кПа (0,2— 0,4 кгс/см2) і характеризуються вивихами, тимчасовим пошкодженням слуху, контузією.

'''Середні травми''' виникають при надмірному тиску 40—60 кПа (0,4—0,6 кгс/см2) і виявляються в контузії, пошкодженні органів слуху, вивихах кінцівок, кровотечі з носа і вух, розривах барабанних перетинок.

'''Важкі травми''' виникають при надмірному тиску 60—100 кПа (0,6—1 кгс/см2) і характеризуються важкими контузіями, переломами кінцівок, часто відкритими, сильними кровотечами з носа і вух.

'''Дуже важкі травми''' виникають при надмірному тиску понад 100 кПа (більше 1 кгс/см2). Для них характерні переломи кісток, розриви внутрішніх органів (печінки, селезінки, нирок, легенів та інших), відкриті переломи кінцівок, струси мозку, переломи хребта.

==Поділ за степенем ураження==
Територія, на якій під впливом уражаючих факторів ядерного вибуху виникли руйнування будівель і споруд, пожежі, радіоактивне забруднення місцевості й ураження людей і тварин, називається осередком ядерного ураження.

Зовнішньою межею ядерного ураження вважається умовна лінія на місцевості, де надмірний тиск повітряної ударної хвилі 10 кПа.

З метою визначення характеру руйнувань і встановлення обсягу рятувальних та інших невідкладних робіт залежно від надмірного тиску у фронті ударної хвилі осередок ядерного ураження умовно поділяють на чотири зони.

'''Зона повних руйнувань''' характеризується надмірним тиском 50 кПа і руйнуванням або сильною деформацією всіх несучих конструкцій і елементів споруди, утворенням суцільних завалів. Підземні (підвальні) частини споруд значно менше руйнуються. Повністю руйнуються житлові та виробничі споруди, протирадіаційні укриття (ПРУ), герметичні сховища поблизу центру вибуху. До 75 % герметичних сховищ і до 90 % підземних комунально-енергетичних мереж зберігаються.

'''Зона сильних руйнувань''' має надмірний тиск від 50 до ЗО кПа. Руйнування виникають при надмірному тиску: багатоповерхових будинків — 25—ЗО кПа, малоповерхових будівель — 25—35 кПа, споруд виробничого типу — 30—50 кПа. Деформується більша частина несучих конструкцій. Можуть залишатися частково стіни і перекриття нижніх поверхів. Утворюються завали.

У '''зоні середніх руйнувань''' більшість несучих конструкцій зберігається, лише частково деформується. Зберігається основна частина стін з можливими тріщинами в зовнішніх стінах і провалами в окремих місцях, але при цьому другорядні та частина несучих конструкцій можуть бути зруйновані повністю. Герметичні сховища і частина ПРУ не пошкоджуються. Середніх руйнувань зазнають багатоповерхові споруди при надмірному тиску 10—20 кПа, малоповерхові будівлі — 15—25 кПа, виробничі споруди — 20—30 кПа. На комунально-енергетичній мережі деформуються і руйнуються окремі опори повітряних ліній електропередачі, пошкоджуються технологічні трубопроводи.

У '''зоні слабких руйнувань''' руйнуються вікна, двері, легкі перегородки, з'являються тріщини, в основному в стінах верхніх поверхів. Підвали й нижні поверхи зберігаються. Незначні руйнування і пошкодження на комунально-енергетичній мережі.

Слабкі руйнування будівель усіх типів виникають при надмірному тиску 7—20 кПа.

Пошкодження характеризуються порушенням найбільш слабких елементів будівель: карнизів, перегородок, дверей, вікон та ін. Пошкодження будівель усіх типів виникають при надмірному тиску 3—5 кПа.

Однією з особливостей ударної хвилі є відносно велика тривалість дії, яка може досягати кількох секунд. Ударна хвиля може проникати всередину будівель через вікна, вентиляційні канали, димарі, щілини та інші отвори. При надходженні ударної хвилі у середину приміщень, у них можливе різке збільшення тиску, що призводить до різних руйнувань.

Розрідження, яке виникає в результаті високого тиску, значно слабше за ударну хвилю, але збільшує вплив прямого удару, і це необхідно враховувати під час рятувальних, невідкладних і відновних роботах.

Основною причиною руйнування жорстких конструкцій (кам'яних і дерев'яних будов) буде початковий удар у момент відбивання хвилі від будівлі, тобто тиск відбивання ударної хвилі. Підійшовши до перешкоди, ударна хвиля відбивається, утворюючи тиск відбивання ударної хвилі (АРвід). відбувається гальмування мас повітря, що рухається, і надмірний тиск підвищується. Через це на перешкоду діє удар великої сили, який збільшився внаслідок тиску відбивання.

Тиск відбивання можна розрахувати за формулою
<math>% MathType!MTEF!2!1!+-
% feaagKart1ev2aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn
% hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr
% 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq-Jc9
% vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0-yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr-x
% fr-xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaeuiLdqKaam
% iuamaaBaaaleaacaWG2bGaamyAaiaadsgaaeqaaOGaeyypa0JaaGOm
% aiabfs5aejaadcfadaWgaaWcbaGaamOzaaqabaGccqGHRaWkdaWcaa
% qaaiaaiAdacqqHuoarcaWGqbWaaSbaaSqaaiaadAgaaeqaaaGcbaGa
% euiLdqKaamiuamaaBaaaleaacaWGMbaabeaakiabgUcaRiaaiEdaca
% WGqbWaaSbaaSqaaiaaicdaaeqaaaaaaaa!4C20!
$\Delta {P_{vid}} = 2\Delta {P_f} + \frac{{6\Delta {P_f}}}{{\Delta {P_f} + 7{P_0}}}$</math>

де ΔРvid – тис відбування; ΔРf — надмірний тиск фронту ударної хвилі; Рo — атмосферний тиск.

Під час ядерного вибуху під водою також утворюється ударна хвиля. Надмірний тиск фронту ударної хвилі при підводному вибусі в десятки разів більший, ніж надмірний тиск під час повітряного вибуху (на однакових відстанях). Час дії підвищеного тиску, навпаки, у кілька разів менший, ніж під час повітряного вибуху, а швидкість поширення ударної хвилі у воді більша, ніж у повітрі. В цей час утворюється велика хвиля.

Ураження лісових насаджень і руйнування у лісі від вибухової хвилі залежить від потужності та виду боєприпасів, відстані від центру (епіцентру) вибуху, рельєфу місцевості, складу, повноти, густоти, зімкнутості й віку насаджень. Уражаюча дія ударної хвилі на лісові насадження характеризується надмірним тиском на її фронті. Ступінь ураження лісу може бути різний: від пошкодження гілля і крони до часткового ламання окремих дерев і повного руйнування дерев (табл. 10). Характер пошкодження і руйнувань у лісі може бути різний: дерева ламаються на висоті 1—3 м від землі, вириваються з корінням і стовбури можуть лежати в одному напрямку, або в різних з накладанням один на одного.

Таблиця 1. '''Радіуси зон руйнування лісу від впливу вибухової хвилі при потужності вибуху 1000 кг (1 Мт), км'''
[[Файл:оиоамл.png|800px|thumb|center|]]

==Розрахунки==
Для приблизного порівняння радіусів зон ураження ударною хвилею вибухів різної потужності можна використати формулу

<math>% MathType!MTEF!2!1!+-
% feaagKart1ev2aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn
% hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr
% 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq-Jc9
% vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0-yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr-x
% fr-xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaWaaSaaaeaaca
% WGsbWaaSbaaSqaaiaaikdaaeqaaaGcbaGaamOuamaaBaaaleaacaaI
% Xaaabeaaaaaaaa!398E!
$\frac{{{R_2}}}{{{R_1}}}$</math>
<math>% MathType!MTEF!2!1!+-
% feaagKart1ev2aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn
% hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr
% 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq-Jc9
% vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0-yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr-x
% fr-xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaWaaSaaaeaaca
% WGsbWaaSbaaSqaaiaaikdaaeqaaaGcbaGaamOuamaaBaaaleaacaaI
% XaaabeaaaaGccqGH9aqpcaWGsbWaaSbaaSqaaiaaigdaaeqaaOGaey
% 4fIOYaaOqaaeaadaWcaaqaaiaadghadaWgaaWcbaGaaGOmaaqabaaa
% keaacaWGXbWaaSbaaSqaaiaaigdaaeqaaaaaaeaacaaIZaaaaaaa!41F7!
$=$</math>
<math>% MathType!MTEF!2!1!+-
% feaagKart1ev2aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn
% hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr
% 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq-Jc9
% vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0-yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr-x
% fr-xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaamOuamaaBa
% aaleaacaaIXaaabeaakmaakeaabaWaaSaaaeaacaWGXbWaaSbaaSqa
% aiaaikdaaeqaaaGcbaGaamyCamaaBaaaleaacaaIXaaabeaaaaaaba
% GaaG4maaaaaaa!3C61!
${R_1}\sqrt[3]{{\frac{{{q_2}}}{{{q_1}}}}}$</math>

де R1 — радіус зони ураження (відомий), км; R2 — радіус зони ураження (шукана величина), км; г/, — відома потужність вибуху (тротиловий еквівалент), q1; q2 — шукана потужність вибуху (тротиловий еквівалент), т.

Наприклад, радіус легких уражень при повітряному вибусі потужністю 20 кт досягає 3,5 км. Для визначення радіуса легких уражень людей від ядерного вибуху потужністю 5 Мт підставляємо відомі значення у формулу
<math>% MathType!MTEF!2!1!+-
% feaagKart1ev2aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn
% hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr
% 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq-Jc9
% vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0-yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr-x
% fr-xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaamOuamaaBa
% aaleaacaaIYaaabeaakiabg2da9iaaiodacaGGSaGaaGynamaakeaa
% baWaaSaaaeaacaaI1aGaaGimaiaaicdacaaIWaGaaGimaiaaicdaca
% aIWaaabaGaaGOmaiaaicdacaaIWaGaaGimaiaaicdaaaaaleaacaaI
% ZaaaaOGaeyypa0JaaGOmaiaaikdacaGGSaGaaGimaiaaisdacaaI5a
% aaaa!4A0C!
${R_2} = 3,5\sqrt[3]{{\frac{{5000000}}{{20000}}}} = 22,049$</math>

Характер руйнувань від ударної хвилі залежатиме від потужності та виду вибуху, рельєфу місцевості, щільності забудови, міцності будівель, матеріалу забудови, технології спорудження та ін.

Ударна хвиля

2015-12-17T18:39:29Z

Burda1996:

==Ударна хвиля(визначення)==
[[Файл:FA-18 Hornet breaking sound barrier (7 July 1999).jpg|200px|thumb|right|FA-18 Hornet долає звуковий бар'єр]]
'''Ударна хвиля''' — це ділянка сильного стиснення повітря, розігрітого до декількох мільйонів градусів, що поширюється з надзвуковою швидкістю (335 м/с) в усі сторони від центру вибуху. Джерелом виникнення ударної хвилі є високий тиск у центрі вибуху, що досягає 105 млрд Па. Вона складається із зони стиснення (де тиск вище атмосферного) і зони розрідження (тиск нижче атмосферного). Уражаюча дія ударної хвилі визначається двома параметрами: надмірним тиском ДРФ і швидкісним напором ДРШИ повітря.

'''Надмірний тиск''' — (ΔРф) — це різниця між нормальним атмосферним тиском перед фронтом хвилі й максимальним тиском у фронті ударної хвилі Рс, тобто ΔРФ = Рф — Ро. Одиницею надмірного тиску в системі СІ є паскаль (Па), несистемна одиниця кгс/см2, 1 кгс/см2 = 9,80665 · 104 Па ≈100 кПа.

'''Швидкісний напір тиску (ДРШВ)''' — це динамічне навантаження, яке створюється потоком повітря. Так само, як і надмірний тиск, швидкісний напір вимірюється в паскалях (Па).

Тривалість дії ударної хвилі <math>% MathType!MTEF!2!1!+-
% feaagKart1ev2aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn
% hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr
% 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq-Jc9
% vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0-yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr-x
% fr-xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaamiDamaaBa
% aaleaacaWG5bGaamizaaqabaaaaa!3903!
${t_{yd}}$</math> — вимірюється секундами. Ця величина залежить від потужності вибуху q. Зі збільшенням потужності вибуху, час дії стискання збільшується і тим сильніша її уражаюча сила. Ударна хвиля викликає ураження в результаті дії надмірного тиску, швидкісного напору повітря, вона миттєво охоплює людину з усіх боків.

==Наслідки для живих організмів==
При зіткненні фронту ударної хвилі з людиною чи твариною на тіло діє великий тиск і це відчувається як удар. Цей удар створює хвилю стискання, яка поширюється в тканинах і органах з великою швидкістю до 1500 м/с. Тканини й органи не встигають відреагувати (змінити форму, стиснутися або розширитися), тому на деякі з них діє тиск, який значно більший, ніж вони можуть витримати і, звичайно, відбуваються пошкодження органів. Ступінь пошкодження тканин і органів залежить від тиску ударної хвилі, швидкості її поширення. Особливо сильно пошкоджуються органи, наповнені газами (легені, кишечник), кров'ю (печінка, селезінка, великі судини) і ті, які мають порожнини і наповнені рідинами (жовчний міхур, шлунок, сечовий міхур). При дії вибухової хвилі проходить сильне стискання, а потім дуже швидке розширення повітря, яке знаходиться в органах, що призводить до розриву значної кількості тканин.

В органах, наповнених рідиною, в паренхіматозних органах, у яких міститься багато крові, під дією хвилі стискання проходить потужний гідравлічний удар. У зв'язку з тим, що рідини практично не стискуються при дії на них тиску, вони згідно із законом гідродинаміки передають його в усі боки з однаковою силою і швидкістю, то призводить до розриву органів і великих кровоносних судин. Винятком є рідини, які знаходяться в черепі й хребті, тому що вони захищені від зовнішньої дії кістковою тканиною. Тиск у черепі найнижчий і кров з інших органів надходить через міжхребцеві і яремні вени в судини мозку. Через те, що черепна коробка малоеластична і мозкова тканина мало стискається, створюються умови для гідравлічного удару черепно-мозкової рідини об тканини мозку і удару мозку об черепну коробку.

Таким чином, пошкоджуються головний і спинний мозок, але частіше і сильніше пошкоджуються легені.

Залежно від надмірного тиску і швидкісного напору повітря виникають різні пошкодження у людей і тварин, які за складністю ураження поділяються на '''легкі, середні і дуже важкі'''.

'''Легкі травми''' виникають при надмірному тиску 20—40 кПа (0,2— 0,4 кгс/см2) і характеризуються вивихами, тимчасовим пошкодженням слуху, контузією.

'''Середні травми''' виникають при надмірному тиску 40—60 кПа (0,4—0,6 кгс/см2) і виявляються в контузії, пошкодженні органів слуху, вивихах кінцівок, кровотечі з носа і вух, розривах барабанних перетинок.

'''Важкі травми''' виникають при надмірному тиску 60—100 кПа (0,6—1 кгс/см2) і характеризуються важкими контузіями, переломами кінцівок, часто відкритими, сильними кровотечами з носа і вух.

'''Дуже важкі травми''' виникають при надмірному тиску понад 100 кПа (більше 1 кгс/см2). Для них характерні переломи кісток, розриви внутрішніх органів (печінки, селезінки, нирок, легенів та інших), відкриті переломи кінцівок, струси мозку, переломи хребта.

==Поділ за степенем ураження==
Територія, на якій під впливом уражаючих факторів ядерного вибуху виникли руйнування будівель і споруд, пожежі, радіоактивне забруднення місцевості й ураження людей і тварин, називається осередком ядерного ураження.

Зовнішньою межею ядерного ураження вважається умовна лінія на місцевості, де надмірний тиск повітряної ударної хвилі 10 кПа.

З метою визначення характеру руйнувань і встановлення обсягу рятувальних та інших невідкладних робіт залежно від надмірного тиску у фронті ударної хвилі осередок ядерного ураження умовно поділяють на чотири зони.

'''Зона повних руйнувань''' характеризується надмірним тиском 50 кПа і руйнуванням або сильною деформацією всіх несучих конструкцій і елементів споруди, утворенням суцільних завалів. Підземні (підвальні) частини споруд значно менше руйнуються. Повністю руйнуються житлові та виробничі споруди, протирадіаційні укриття (ПРУ), герметичні сховища поблизу центру вибуху. До 75 % герметичних сховищ і до 90 % підземних комунально-енергетичних мереж зберігаються.

'''Зона сильних руйнувань''' має надмірний тиск від 50 до ЗО кПа. Руйнування виникають при надмірному тиску: багатоповерхових будинків — 25—ЗО кПа, малоповерхових будівель — 25—35 кПа, споруд виробничого типу — 30—50 кПа. Деформується більша частина несучих конструкцій. Можуть залишатися частково стіни і перекриття нижніх поверхів. Утворюються завали.

У '''зоні середніх руйнувань''' більшість несучих конструкцій зберігається, лише частково деформується. Зберігається основна частина стін з можливими тріщинами в зовнішніх стінах і провалами в окремих місцях, але при цьому другорядні та частина несучих конструкцій можуть бути зруйновані повністю. Герметичні сховища і частина ПРУ не пошкоджуються. Середніх руйнувань зазнають багатоповерхові споруди при надмірному тиску 10—20 кПа, малоповерхові будівлі — 15—25 кПа, виробничі споруди — 20—30 кПа. На комунально-енергетичній мережі деформуються і руйнуються окремі опори повітряних ліній електропередачі, пошкоджуються технологічні трубопроводи.

У '''зоні слабких руйнувань''' руйнуються вікна, двері, легкі перегородки, з'являються тріщини, в основному в стінах верхніх поверхів. Підвали й нижні поверхи зберігаються. Незначні руйнування і пошкодження на комунально-енергетичній мережі.

Слабкі руйнування будівель усіх типів виникають при надмірному тиску 7—20 кПа.

Пошкодження характеризуються порушенням найбільш слабких елементів будівель: карнизів, перегородок, дверей, вікон та ін. Пошкодження будівель усіх типів виникають при надмірному тиску 3—5 кПа.

Однією з особливостей ударної хвилі є відносно велика тривалість дії, яка може досягати кількох секунд. Ударна хвиля може проникати всередину будівель через вікна, вентиляційні канали, димарі, щілини та інші отвори. При надходженні ударної хвилі у середину приміщень, у них можливе різке збільшення тиску, що призводить до різних руйнувань.

Розрідження, яке виникає в результаті високого тиску, значно слабше за ударну хвилю, але збільшує вплив прямого удару, і це необхідно враховувати під час рятувальних, невідкладних і відновних роботах.

Основною причиною руйнування жорстких конструкцій (кам'яних і дерев'яних будов) буде початковий удар у момент відбивання хвилі від будівлі, тобто тиск відбивання ударної хвилі. Підійшовши до перешкоди, ударна хвиля відбивається, утворюючи тиск відбивання ударної хвилі (АРвід). відбувається гальмування мас повітря, що рухається, і надмірний тиск підвищується. Через це на перешкоду діє удар великої сили, який збільшився внаслідок тиску відбивання.

Тиск відбивання можна розрахувати за формулою
<math>% MathType!MTEF!2!1!+-
% feaagKart1ev2aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn
% hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr
% 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq-Jc9
% vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0-yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr-x
% fr-xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaeuiLdqKaam
% iuamaaBaaaleaacaWG2bGaamyAaiaadsgaaeqaaOGaeyypa0JaaGOm
% aiabfs5aejaadcfadaWgaaWcbaGaamOzaaqabaGccqGHRaWkdaWcaa
% qaaiaaiAdacqqHuoarcaWGqbWaaSbaaSqaaiaadAgaaeqaaaGcbaGa
% euiLdqKaamiuamaaBaaaleaacaWGMbaabeaakiabgUcaRiaaiEdaca
% WGqbWaaSbaaSqaaiaaicdaaeqaaaaaaaa!4C20!
$\Delta {P_{vid}} = 2\Delta {P_f} + \frac{{6\Delta {P_f}}}{{\Delta {P_f} + 7{P_0}}}$</math>

де ΔРvid – тис відбування; ΔРf — надмірний тиск фронту ударної хвилі; Рo — атмосферний тиск.

Під час ядерного вибуху під водою також утворюється ударна хвиля. Надмірний тиск фронту ударної хвилі при підводному вибусі в десятки разів більший, ніж надмірний тиск під час повітряного вибуху (на однакових відстанях). Час дії підвищеного тиску, навпаки, у кілька разів менший, ніж під час повітряного вибуху, а швидкість поширення ударної хвилі у воді більша, ніж у повітрі. В цей час утворюється велика хвиля.

Ураження лісових насаджень і руйнування у лісі від вибухової хвилі залежить від потужності та виду боєприпасів, відстані від центру (епіцентру) вибуху, рельєфу місцевості, складу, повноти, густоти, зімкнутості й віку насаджень. Уражаюча дія ударної хвилі на лісові насадження характеризується надмірним тиском на її фронті. Ступінь ураження лісу може бути різний: від пошкодження гілля і крони до часткового ламання окремих дерев і повного руйнування дерев (табл. 10). Характер пошкодження і руйнувань у лісі може бути різний: дерева ламаються на висоті 1—3 м від землі, вириваються з корінням і стовбури можуть лежати в одному напрямку, або в різних з накладанням один на одного.

Таблиця 1. '''Радіуси зон руйнування лісу від впливу вибухової хвилі при потужності вибуху 1000 кг (1 Мт), км'''
[[Файл:оиоамл.png|800px|thumb|left|]]

==Розрахунки==
Для приблизного порівняння радіусів зон ураження ударною хвилею вибухів різної потужності можна використати формулу

<math>% MathType!MTEF!2!1!+-
% feaagKart1ev2aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn
% hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr
% 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq-Jc9
% vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0-yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr-x
% fr-xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaWaaSaaaeaaca
% WGsbWaaSbaaSqaaiaaikdaaeqaaaGcbaGaamOuamaaBaaaleaacaaI
% Xaaabeaaaaaaaa!398E!
$\frac{{{R_2}}}{{{R_1}}}$</math>
<math>% MathType!MTEF!2!1!+-
% feaagKart1ev2aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn
% hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr
% 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq-Jc9
% vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0-yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr-x
% fr-xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaWaaSaaaeaaca
% WGsbWaaSbaaSqaaiaaikdaaeqaaaGcbaGaamOuamaaBaaaleaacaaI
% XaaabeaaaaGccqGH9aqpcaWGsbWaaSbaaSqaaiaaigdaaeqaaOGaey
% 4fIOYaaOqaaeaadaWcaaqaaiaadghadaWgaaWcbaGaaGOmaaqabaaa
% keaacaWGXbWaaSbaaSqaaiaaigdaaeqaaaaaaeaacaaIZaaaaaaa!41F7!
$=$</math>
<math>% MathType!MTEF!2!1!+-
% feaagKart1ev2aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn
% hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr
% 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq-Jc9
% vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0-yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr-x
% fr-xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaamOuamaaBa
% aaleaacaaIXaaabeaakmaakeaabaWaaSaaaeaacaWGXbWaaSbaaSqa
% aiaaikdaaeqaaaGcbaGaamyCamaaBaaaleaacaaIXaaabeaaaaaaba
% GaaG4maaaaaaa!3C61!
${R_1}\sqrt[3]{{\frac{{{q_2}}}{{{q_1}}}}}$</math>

де R1 — радіус зони ураження (відомий), км; R2 — радіус зони ураження (шукана величина), км; г/, — відома потужність вибуху (тротиловий еквівалент), q1; q2 — шукана потужність вибуху (тротиловий еквівалент), т.

Наприклад, радіус легких уражень при повітряному вибусі потужністю 20 кт досягає 3,5 км. Для визначення радіуса легких уражень людей від ядерного вибуху потужністю 5 Мт підставляємо відомі значення у формулу
<math>% MathType!MTEF!2!1!+-
% feaagKart1ev2aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn
% hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr
% 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq-Jc9
% vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0-yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr-x
% fr-xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaamOuamaaBa
% aaleaacaaIYaaabeaakiabg2da9iaaiodacaGGSaGaaGynamaakeaa
% baWaaSaaaeaacaaI1aGaaGimaiaaicdacaaIWaGaaGimaiaaicdaca
% aIWaaabaGaaGOmaiaaicdacaaIWaGaaGimaiaaicdaaaaaleaacaaI
% ZaaaaOGaeyypa0JaaGOmaiaaikdacaGGSaGaaGimaiaaisdacaaI5a
% aaaa!4A0C!
${R_2} = 3,5\sqrt[3]{{\frac{{5000000}}{{20000}}}} = 22,049$</math>

Характер руйнувань від ударної хвилі залежатиме від потужності та виду вибуху, рельєфу місцевості, щільності забудови, міцності будівель, матеріалу забудови, технології спорудження та ін.

Ударна хвиля

2015-12-17T18:38:18Z

Burda1996:

==Ударна хвиля(визначення)==
[[Файл:FA-18 Hornet breaking sound barrier (7 July 1999).jpg|200px|thumb|right|FA-18 Hornet долає звуковий бар'єр]]
'''Ударна хвиля''' — це ділянка сильного стиснення повітря, розігрітого до декількох мільйонів градусів, що поширюється з надзвуковою швидкістю (335 м/с) в усі сторони від центру вибуху. Джерелом виникнення ударної хвилі є високий тиск у центрі вибуху, що досягає 105 млрд Па. Вона складається із зони стиснення (де тиск вище атмосферного) і зони розрідження (тиск нижче атмосферного). Уражаюча дія ударної хвилі визначається двома параметрами: надмірним тиском ДРФ і швидкісним напором ДРШИ повітря.

'''Надмірний тиск''' — (ΔРф) — це різниця між нормальним атмосферним тиском перед фронтом хвилі й максимальним тиском у фронті ударної хвилі Рс, тобто ΔРФ = Рф — Ро. Одиницею надмірного тиску в системі СІ є паскаль (Па), несистемна одиниця кгс/см2, 1 кгс/см2 = 9,80665 · 104 Па ≈100 кПа.

'''Швидкісний напір тиску (ДРШВ)''' — це динамічне навантаження, яке створюється потоком повітря. Так само, як і надмірний тиск, швидкісний напір вимірюється в паскалях (Па).

Тривалість дії ударної хвилі <math>% MathType!MTEF!2!1!+-
% feaagKart1ev2aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn
% hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr
% 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq-Jc9
% vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0-yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr-x
% fr-xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaamiDamaaBa
% aaleaacaWG5bGaamizaaqabaaaaa!3903!
${t_{yd}}$</math> — вимірюється секундами. Ця величина залежить від потужності вибуху q. Зі збільшенням потужності вибуху, час дії стискання збільшується і тим сильніша її уражаюча сила. Ударна хвиля викликає ураження в результаті дії надмірного тиску, швидкісного напору повітря, вона миттєво охоплює людину з усіх боків.

==Наслідки для живих організмів==
При зіткненні фронту ударної хвилі з людиною чи твариною на тіло діє великий тиск і це відчувається як удар. Цей удар створює хвилю стискання, яка поширюється в тканинах і органах з великою швидкістю до 1500 м/с. Тканини й органи не встигають відреагувати (змінити форму, стиснутися або розширитися), тому на деякі з них діє тиск, який значно більший, ніж вони можуть витримати і, звичайно, відбуваються пошкодження органів. Ступінь пошкодження тканин і органів залежить від тиску ударної хвилі, швидкості її поширення. Особливо сильно пошкоджуються органи, наповнені газами (легені, кишечник), кров'ю (печінка, селезінка, великі судини) і ті, які мають порожнини і наповнені рідинами (жовчний міхур, шлунок, сечовий міхур). При дії вибухової хвилі проходить сильне стискання, а потім дуже швидке розширення повітря, яке знаходиться в органах, що призводить до розриву значної кількості тканин.

В органах, наповнених рідиною, в паренхіматозних органах, у яких міститься багато крові, під дією хвилі стискання проходить потужний гідравлічний удар. У зв'язку з тим, що рідини практично не стискуються при дії на них тиску, вони згідно із законом гідродинаміки передають його в усі боки з однаковою силою і швидкістю, то призводить до розриву органів і великих кровоносних судин. Винятком є рідини, які знаходяться в черепі й хребті, тому що вони захищені від зовнішньої дії кістковою тканиною. Тиск у черепі найнижчий і кров з інших органів надходить через міжхребцеві і яремні вени в судини мозку. Через те, що черепна коробка малоеластична і мозкова тканина мало стискається, створюються умови для гідравлічного удару черепно-мозкової рідини об тканини мозку і удару мозку об черепну коробку.

Таким чином, пошкоджуються головний і спинний мозок, але частіше і сильніше пошкоджуються легені.

Залежно від надмірного тиску і швидкісного напору повітря виникають різні пошкодження у людей і тварин, які за складністю ураження поділяються на '''легкі, середні і дуже важкі'''.

'''Легкі травми''' виникають при надмірному тиску 20—40 кПа (0,2— 0,4 кгс/см2) і характеризуються вивихами, тимчасовим пошкодженням слуху, контузією.

'''Середні травми''' виникають при надмірному тиску 40—60 кПа (0,4—0,6 кгс/см2) і виявляються в контузії, пошкодженні органів слуху, вивихах кінцівок, кровотечі з носа і вух, розривах барабанних перетинок.

'''Важкі травми''' виникають при надмірному тиску 60—100 кПа (0,6—1 кгс/см2) і характеризуються важкими контузіями, переломами кінцівок, часто відкритими, сильними кровотечами з носа і вух.

'''Дуже важкі травми''' виникають при надмірному тиску понад 100 кПа (більше 1 кгс/см2). Для них характерні переломи кісток, розриви внутрішніх органів (печінки, селезінки, нирок, легенів та інших), відкриті переломи кінцівок, струси мозку, переломи хребта.

==Поділ за степенем ураження==
Територія, на якій під впливом уражаючих факторів ядерного вибуху виникли руйнування будівель і споруд, пожежі, радіоактивне забруднення місцевості й ураження людей і тварин, називається осередком ядерного ураження.

Зовнішньою межею ядерного ураження вважається умовна лінія на місцевості, де надмірний тиск повітряної ударної хвилі 10 кПа.

З метою визначення характеру руйнувань і встановлення обсягу рятувальних та інших невідкладних робіт залежно від надмірного тиску у фронті ударної хвилі осередок ядерного ураження умовно поділяють на чотири зони.

'''Зона повних руйнувань''' характеризується надмірним тиском 50 кПа і руйнуванням або сильною деформацією всіх несучих конструкцій і елементів споруди, утворенням суцільних завалів. Підземні (підвальні) частини споруд значно менше руйнуються. Повністю руйнуються житлові та виробничі споруди, протирадіаційні укриття (ПРУ), герметичні сховища поблизу центру вибуху. До 75 % герметичних сховищ і до 90 % підземних комунально-енергетичних мереж зберігаються.

'''Зона сильних руйнувань''' має надмірний тиск від 50 до ЗО кПа. Руйнування виникають при надмірному тиску: багатоповерхових будинків — 25—ЗО кПа, малоповерхових будівель — 25—35 кПа, споруд виробничого типу — 30—50 кПа. Деформується більша частина несучих конструкцій. Можуть залишатися частково стіни і перекриття нижніх поверхів. Утворюються завали.

У '''зоні середніх руйнувань''' більшість несучих конструкцій зберігається, лише частково деформується. Зберігається основна частина стін з можливими тріщинами в зовнішніх стінах і провалами в окремих місцях, але при цьому другорядні та частина несучих конструкцій можуть бути зруйновані повністю. Герметичні сховища і частина ПРУ не пошкоджуються. Середніх руйнувань зазнають багатоповерхові споруди при надмірному тиску 10—20 кПа, малоповерхові будівлі — 15—25 кПа, виробничі споруди — 20—30 кПа. На комунально-енергетичній мережі деформуються і руйнуються окремі опори повітряних ліній електропередачі, пошкоджуються технологічні трубопроводи.

У '''зоні слабких руйнувань''' руйнуються вікна, двері, легкі перегородки, з'являються тріщини, в основному в стінах верхніх поверхів. Підвали й нижні поверхи зберігаються. Незначні руйнування і пошкодження на комунально-енергетичній мережі.

Слабкі руйнування будівель усіх типів виникають при надмірному тиску 7—20 кПа.

Пошкодження характеризуються порушенням найбільш слабких елементів будівель: карнизів, перегородок, дверей, вікон та ін. Пошкодження будівель усіх типів виникають при надмірному тиску 3—5 кПа.

Однією з особливостей ударної хвилі є відносно велика тривалість дії, яка може досягати кількох секунд. Ударна хвиля може проникати всередину будівель через вікна, вентиляційні канали, димарі, щілини та інші отвори. При надходженні ударної хвилі у середину приміщень, у них можливе різке збільшення тиску, що призводить до різних руйнувань.

Розрідження, яке виникає в результаті високого тиску, значно слабше за ударну хвилю, але збільшує вплив прямого удару, і це необхідно враховувати під час рятувальних, невідкладних і відновних роботах.

Основною причиною руйнування жорстких конструкцій (кам'яних і дерев'яних будов) буде початковий удар у момент відбивання хвилі від будівлі, тобто тиск відбивання ударної хвилі. Підійшовши до перешкоди, ударна хвиля відбивається, утворюючи тиск відбивання ударної хвилі (АРвід). відбувається гальмування мас повітря, що рухається, і надмірний тиск підвищується. Через це на перешкоду діє удар великої сили, який збільшився внаслідок тиску відбивання.

Тиск відбивання можна розрахувати за формулою
<math>% MathType!MTEF!2!1!+-
% feaagKart1ev2aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn
% hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr
% 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq-Jc9
% vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0-yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr-x
% fr-xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaeuiLdqKaam
% iuamaaBaaaleaacaWG2bGaamyAaiaadsgaaeqaaOGaeyypa0JaaGOm
% aiabfs5aejaadcfadaWgaaWcbaGaamOzaaqabaGccqGHRaWkdaWcaa
% qaaiaaiAdacqqHuoarcaWGqbWaaSbaaSqaaiaadAgaaeqaaaGcbaGa
% euiLdqKaamiuamaaBaaaleaacaWGMbaabeaakiabgUcaRiaaiEdaca
% WGqbWaaSbaaSqaaiaaicdaaeqaaaaaaaa!4C20!
$\Delta {P_{vid}} = 2\Delta {P_f} + \frac{{6\Delta {P_f}}}{{\Delta {P_f} + 7{P_0}}}$</math>

де ΔРvid – тис відбування; ΔРf — надмірний тиск фронту ударної хвилі; Рo — атмосферний тиск.

Під час ядерного вибуху під водою також утворюється ударна хвиля. Надмірний тиск фронту ударної хвилі при підводному вибусі в десятки разів більший, ніж надмірний тиск під час повітряного вибуху (на однакових відстанях). Час дії підвищеного тиску, навпаки, у кілька разів менший, ніж під час повітряного вибуху, а швидкість поширення ударної хвилі у воді більша, ніж у повітрі. В цей час утворюється велика хвиля.

Ураження лісових насаджень і руйнування у лісі від вибухової хвилі залежить від потужності та виду боєприпасів, відстані від центру (епіцентру) вибуху, рельєфу місцевості, складу, повноти, густоти, зімкнутості й віку насаджень. Уражаюча дія ударної хвилі на лісові насадження характеризується надмірним тиском на її фронті. Ступінь ураження лісу може бути різний: від пошкодження гілля і крони до часткового ламання окремих дерев і повного руйнування дерев (табл. 10). Характер пошкодження і руйнувань у лісі може бути різний: дерева ламаються на висоті 1—3 м від землі, вириваються з корінням і стовбури можуть лежати в одному напрямку, або в різних з накладанням один на одного.

Таблиця 1. '''Радіуси зон руйнування лісу від впливу вибухової хвилі при потужності вибуху 1000 кг (1 Мт), км'''
[[Файл:оиоамл.png|200px|thumb|left|]]

==Розрахунки==
Для приблизного порівняння радіусів зон ураження ударною хвилею вибухів різної потужності можна використати формулу

<math>% MathType!MTEF!2!1!+-
% feaagKart1ev2aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn
% hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr
% 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq-Jc9
% vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0-yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr-x
% fr-xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaWaaSaaaeaaca
% WGsbWaaSbaaSqaaiaaikdaaeqaaaGcbaGaamOuamaaBaaaleaacaaI
% Xaaabeaaaaaaaa!398E!
$\frac{{{R_2}}}{{{R_1}}}$</math>
<math>% MathType!MTEF!2!1!+-
% feaagKart1ev2aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn
% hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr
% 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq-Jc9
% vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0-yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr-x
% fr-xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaWaaSaaaeaaca
% WGsbWaaSbaaSqaaiaaikdaaeqaaaGcbaGaamOuamaaBaaaleaacaaI
% XaaabeaaaaGccqGH9aqpcaWGsbWaaSbaaSqaaiaaigdaaeqaaOGaey
% 4fIOYaaOqaaeaadaWcaaqaaiaadghadaWgaaWcbaGaaGOmaaqabaaa
% keaacaWGXbWaaSbaaSqaaiaaigdaaeqaaaaaaeaacaaIZaaaaaaa!41F7!
$=$</math>
<math>% MathType!MTEF!2!1!+-
% feaagKart1ev2aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn
% hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr
% 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq-Jc9
% vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0-yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr-x
% fr-xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaamOuamaaBa
% aaleaacaaIXaaabeaakmaakeaabaWaaSaaaeaacaWGXbWaaSbaaSqa
% aiaaikdaaeqaaaGcbaGaamyCamaaBaaaleaacaaIXaaabeaaaaaaba
% GaaG4maaaaaaa!3C61!
${R_1}\sqrt[3]{{\frac{{{q_2}}}{{{q_1}}}}}$</math>

де R1 — радіус зони ураження (відомий), км; R2 — радіус зони ураження (шукана величина), км; г/, — відома потужність вибуху (тротиловий еквівалент), q1; q2 — шукана потужність вибуху (тротиловий еквівалент), т.

Наприклад, радіус легких уражень при повітряному вибусі потужністю 20 кт досягає 3,5 км. Для визначення радіуса легких уражень людей від ядерного вибуху потужністю 5 Мт підставляємо відомі значення у формулу
<math>% MathType!MTEF!2!1!+-
% feaagKart1ev2aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn
% hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr
% 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq-Jc9
% vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0-yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr-x
% fr-xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaamOuamaaBa
% aaleaacaaIYaaabeaakiabg2da9iaaiodacaGGSaGaaGynamaakeaa
% baWaaSaaaeaacaaI1aGaaGimaiaaicdacaaIWaGaaGimaiaaicdaca
% aIWaaabaGaaGOmaiaaicdacaaIWaGaaGimaiaaicdaaaaaleaacaaI
% ZaaaaOGaeyypa0JaaGOmaiaaikdacaGGSaGaaGimaiaaisdacaaI5a
% aaaa!4A0C!
${R_2} = 3,5\sqrt[3]{{\frac{{5000000}}{{20000}}}} = 22,049$</math>

Характер руйнувань від ударної хвилі залежатиме від потужності та виду вибуху, рельєфу місцевості, щільності забудови, міцності будівель, матеріалу забудови, технології спорудження та ін.

2015-12-04T13:48:31Z

Burda1996: Створена сторінка: Бурда Тарас КБ-31

Бурда Тарас КБ-31