2.1 Воздушная ударная волна ядерного взрыва

Воздушной ударной волной называется резкое сжатие воздуха, распространяющееся в атмосфере со сверхзвуковой скоростью. Она является основным фактором, вызывающим разрушения и повреждения вооружения, боевой техники, инженерных сооружений и местных предметов.

Воздушная ударная волна ядерного взрыва образуется в результате того, что расширяющаяся светящаяся область сжимает окружающие её слои воздуха, и это сжатие, передаваясь от одного слоя атмосферы к другому, распространяющееся со скоростью, значительно превышающей скорость звука и скорость поступательного движения частиц воздуха.

Ударная волна проходит первые 1000 м за 2 с, 2000 м за 5 с, 3000 м за 8 с.

Рис.5. Изменение давления в точке на местности в зависимости от времени действия ударной волны на окружающие предметы: 1 - фронт ударной волны; 2 - кривая изменения давления

Повышение давления воздуха во фронте ударной волны над атмосферным давлением, так называемое избыточное давление во фронте ударной волны Рф измеряется в Паскалях (1Па=1н/м², в барах (I бар=10⁵Па) или в килограммах силы на см² (1кгс/см²=0,9807 бар). Оно характеризует силу поражающего действия ударной волны и является одним из её основных параметров.

После прохода фронта ударной волны давление воздуха в данной точке быстро падает, но в течение некоторого времени продолжает оставаться выше атмосферного. Время, в течение которого давление воздуха превышает атмосферное, получило название длительности фазы сжатия ударной волны (r+). Она также характеризует поражающее действие ударной волны.

В зоне сжатия частицы воздуха движутся вслед за фронтом ударной волны со скоростью меньшей, чем скорость движения фронта ударной волны примерно на 300 м/с. На расстояниях от центра взрыва, где ударная волна обладает поражающим действием (Рф0,2-0,3бар), скорость движения воздуха в ударной волне превышает 50 м/с. При этом суммарное поступательное перемещение частиц воздуха в ударной волне может достигать нескольких десятков и даже сотен метров. В следствие этого в зоне сжатия возникает сильное давление скоростного (ветрового) напора, обозначается Рск.

В конце фазы сжатия давление воздуха в ударной волне становится ниже атмосферного, т.е. за фазой сжатия следует фаза разряжения.

В результате воздействия ударной волны человек может получить контузии и травмы различной степени тяжести, которые вызываются как всесторонним обжатием тела человека избыточным давлением в фазе сжатия ударной волны, так и действием скоростного напора и давлением отражения. Кроме того, в результате действия скоростного напора ударная волна по пути своего движения подхватывает и несет с большой скоростью обломки разрушенных зданий и сооружений и сучья деревьев, мелкие камни и другие предметы, способные наносить поражения открыто расположенным людям.

Непосредственно поражение людей избыточным явлением ударной волны, давлением скоростного напора и давлением отражения называется первичным, а поражения, вызванные действием различных обломков - косвенным или вторичным.

Таблица 4. Расстояния, на которых наблюдается выход из строя личного состава от действия ударной волны при открытом расположении на местности в положении стоя, км

На распространение ударной волны и ее разрушающее и поражающее действие существенное влияние могут оказать рельеф местности и лесные массивы в районе взрыва, а также метеоусловия.

Рельеф местности может усилить или ослабить действие ударной волны. Так. на передних (обращенных в сторону взрыва) склонах возвышенностей и в лощинах, расположенных вдоль направления движения волны, давление выше, чем на равнинной местности. При крутизне склонов (угол наклона склона к горизонту) 10-15 давление на 15-35% выше, чем на равнинной местности; при крутизне склонов15-30° давление может увеличиться в 2 раза.

На обратных по отношению к центру взрыва склонах возвышенностей, а также в узких лощинах и оврагах, расположенных под большим углом к направлению распространения волны, возможно уменьшение давления волны и ослабление ее поражающего действия. При крутизне склона 15-30° давление уменьшается в 1,1-1,2 раза, а при крутизне 45-60° - в 1,5-2 раза.

В лесных массивах избыточное давление на 10-15% больше, чем на открытой местности. Вместе с тем в глубине леса (на расстоянии 50-200 м и более от опушки в зависимости от густоты леса) наблюдается значительное снижение скоростного напора.

Метеорологические условия оказывают существенное влияние только на параметры слабой воздушной ударной волны, т.е. на волны с избыточным давлением не более 10 кПа.

Так, например, при воздушном взрыве мощностью 100 кт это влияние будет проявляться на расстоянии 12...15 км от эпицентра взрыва. Летом в жаркую погоду характерно ослабление волны по всем направлениям, а зимой - ее усиление, особенно в направлении ветра.

Дождь и туман также могут заметно повлиять на параметры ударной волны, начиная с расстояний, где избыточное давление волны200-300 кПа и менее. Например, где избыточное давление ударной волны при нормальных условиях 30 кПа и менее, в условиях среднего дождя давление уменьшается на 15%, и сильного (ливневого) - на30%. При взрывах в условиях снегопада давление в ударной волне снижается весьма незначительно и его можно не учитывать.

Защита личного состава от ударной волны достигается уменьшением воздействия на человека избыточного давления и скоростного напора. Поэтому укрытие личного состава за холмами и насыпями в оврагах, выемках и молодых лесах, использование фортификационных сооружений, танков, БМП, БТР, снижает степень его поражения ударной волной.

Если принять, что при воздушном ядерном взрыве безопасное расстояние для незащищённого человека доставляет несколько км, то личный состав, находящийся в открытых фортификационных сооружениях (траншеи, хода сообщения, открытые щели), не будет поражен ужена удалении 2/3 от безопасного расстояния. Перекрытые щели и траншеи уменьшают радиус поражающего действия в 2 раза, а блиндажи - в 3 раза. Личный состав, находящийся в подземных прочных сооружениях на глубине более 10 м, не поражается даже в том случае если это сооружение находится в эпицентре воздушного взрыва. Радиус поражения техники, расположенной в окопах и котлованных укрытиях, в 1,2-1,5раза меньше, чем при открытом расположении.