8.1) Ударная волна

В большинстве случаев является основным поражающим фактором ядерного взрыва. По своей природе она подобна ударной волне обычного взрыва, но действует более продолжительное время и обладает гораздо большей разрушительной силой. Ударная волна ядерного взрыва может на значительном расстоянии от центра взрыва наносить поражения людям, разрушать сооружения и повреждать боевую технику.

Ударная волна представляет собой область сильного сжатия воздуха, распространяющуюся с большой скоростью во все стороны от центра взрыва. Скорость распространения ее зависит от давления воздуха во фронте ударной волны; вблизи центра взрыва она в несколько раз превышает скорость звука, но с увеличением расстояния от места взрыва резко падает.

За первые 2 сек ударная волна проходит около 1000 м, за 5 сек - 2000 м, за 8 сек - около 3000 м.

Это служит обоснованием норматива N5 ЗОМП "Действия при вспышке ядерного взрыва": отлично - 2 сек, хорошо - 3 сек, удовлетврительно-4 сек.

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.

Радиус поражения обломками зда­ний, особенно осколками стекол, раз­рушающихся при избыточном давле­нии более 2 кПа (0,02 кгс/см²) может превышать радиус непосредственного поражения ударной волной.

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.

Механическое воздейст­вие ударной волны. 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. При слабом раз­рушении, как правило, объект не вы­ходит из строя; его можно эксплуати­ровать немедленно или после незна­чительного (текущего) ремонта. Средним разрушением обычно называют разрушение главным образом второ­степенных элементов объекта. Основ­ные элементы могут деформироваться и повреждаться частично. Восстанов­ление возможно силами предприятия путем проведения среднего или капи­тального ремонта. Сильное разруше­ние объекта характеризуется сильной деформацией или разрушением его основных элементов, в результате чего объект выходит из строя и не может быть восстановлен.

Применительно к гражданским и промышленным зданиям степени разрушения характеризуются следующим состоянием конструкции.

Слабое разрушение. Разрушаются оконные и дверные заполнения и лег­кие перегородки, частично разрушает­ся кровля, возможны трещины в сте­нах верхних этажей. Подвалы и ниж­ние этажи сохраняются полностью. Находиться в здании безопасно, и оно может эксплуатироваться после про­ведения текущего ремонта.

Среднее разрушение проявляется в разрушении крыш и встроенных эле­ментов— вутренних перегородок, окон, а также в возникновении трещин в стенах, обрушении отдельных участ­ков чердачных перекрытий и стен верх­них этажей. Подвалы сохраняются. После расчистки и ремонта может быть использована часть помещений нижних этажей. Восстановление зда­ний возможно при проведении капи­тального ремонта.

Сильное разрушение характеризу­ется разрушением несущих конструк­ций и перекрытий верхних этажей, об­разованием трещин в стенах и дефор­мацией перекрытий нижних этажей. Использование помещений становится невозможным, а ремонт и восстановле­ние чаще всего нецелесообразным.

Полное разрушение. Разрушаются все основные элементы здания, вклю­чая и несущие конструкции. Использо­вать здания невозможно. Подвальные помещения при сильных и полных раз­рушениях могут сохраняться и после разбора завалов частично использо­ваться.

Наибольшие разрушения получают наземные здания, рассчитанные на собственный вес и вертикальные на­грузки, более устойчивы заглубленные и подземные сооружения. Здания с ме­таллическим каркасом средние разру­шения получают при 20 — 40 кПа, а полные — при 60—80 кПа, здания кир­пичные — при 10 — 20 и 30 — 40, здания деревянные — при 10 и 20 кПа соответ­ственно. Здания с большим количест­вом проемов более устойчивы, так как в первую очередь разрушаются запол­нения проемов, а несущие конструкции при этом испытывают меньшую на­грузку. Разрушение остекления в зда­ниях происходит при 2—7 кПа.

Объем разрушений в городе зави­сит от характера строений, их этаж­ности и плотности застройки. При плотности застройки 50 % давление ударной волны на здания может быть меньше (на 20 — 40 %), чем на здания, стоящие на открытой местности, на таком же расстоянии от центра взры­ва. При плотности застройки менее 30 % экранирующее действие зда­ний незначительно и не имеет практи­ческого значения.

Энергетическое, промыш­ленное и коммунальное обо­рудование может иметь следую­щие степени разрушений.

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. Степень и харак­тер разрушения трубопроводов зависят от диаметра и материала труб, а также от глубины прокладки. Энергети­ческие сети в зданиях, как правило, выходят из строя при разрушении эле­ментов застройки. Воздушные линии связи и электропроводок получают сильные разрушения при 80 — 120 кПа, при этом линии, проходящие в ради­альном направлении от центра взры­ва, повреждаются в меньшей степени, чем линии, проходящие перпендику­лярно к направлению распространения ударной волны.

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. При этом необходимо учиты­вать, что при обрушении конструкций зданий также будет разрушаться обо­рудование.

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 слабые — гидрозатворы водосливных плотин, электрическое оборудование и различные надстройки.

Степень разрушений (поврежде­ний) транспортных средств зависит от их положения относитель­но направления распространения ударной волны. Средства транспорта, расположенные бортом к направлению действия ударной волны, как прави­ло, опрокидываются и получают боль­шие повреждения, чем машины, обра­щенные к взрыву передней частью. Загруженные и закрепленные средст­ва транспорта имеют меньшую сте­пень повреждения. Более устойчивы­ми элементами являются двигатели. Например, при сильных повреждениях двигатели автомашин повреждаются незначительно, и машины способны двигаться своим ходом.

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. Котлы, вытяжные устройства и другое внутреннее оборудование по­вреждаются затекающей внутрь удар­ной волной. Транспортные суда полу­чают средние повреждения при давлениях 60—80 кПа. Железнодорожный подвижной состав может эксплуатиро­ваться после воздействия избыточных давлений: вагоны—до 40 кПа, тепло­возы — до 70 кПа (слабые разру­шения).

Самолеты—более уязвимые объ­екты, чем остальные транспортные средства. Нагрузки, создаваемые из­быточным давлением 10 кПа, доста­точны для того, чтобы образовались вмятины в обшивке самолета, дефор­мировались крылья и стрингеры, что может привести к временному снятию с полетов.

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.