Безопасность жизнедеятельности (стр. 3 )

К оперативно-тактическим ракетам относятся: УРС "Сержант" с дальностью стрельбы до 140 км и ядерным зарядом мощностью 40 и 150 тыс. т; УРС "Першинг" с дальностью стрельбы до 140 км и ядерным зарядом мощностью до 440 тыс. т.

К стратегическим ракетам относятся: управляемые ракеты "Посейдон" и "Минитмен-3" с дальностью стрельбы соответственно 5600 и 11000 км. Ракета "Минитмен-3" имеет три боеголовки мощностью по 50 тыс. т каждая, а "Посейдон" – 7–9–12 боеголовок мощностью по 50 тыс. т каждая.

Ядерные и термоядерные боеголовки могут иметь также крылатые ракеты.

Крылатые ракеты, в отличие от баллистических, в полете не выходят за пределы атмосферы и, по существу в этом смысле являются своего рода небольшими беспилотными реактивными самолетами. Крылатые ракеты могут использоваться для поражения воздушных, наземных и морских целей.

В настоящее время приняты на вооружение крылатые ракеты. Один вариант – под названием "Томагавк" – для военно-морских сил; другой, обозначенный ALCM, для военно-воздушных сил. Оба варианта снабжены одинаковыми турбовентиляторными двигателями и системой наведения.

Ракета "Томагавк" по размерам близка к обычной торпеде: диаметр 0,53 метра, длина от 5,5 до 6,4 метра. Её двигатель весит около 60 кг и обеспечивает дальность полета до 3000 км при скорости 850–900 километров в час. "Томагавк" может быть запущен из обычного торпедного аппарата подводного или надводного корабля, а также с наземных стационарных и подвижных пусковых установок или с самолета. На ракете рассчитывают разместить ядерный заряд с тротиловым эквивалентом 200 тыс. т.

Ракету ALCM предполагают использовать с борта стратегического бомбардировщика. Длина ее 4,2 метра, диаметр 0,6 метра, размах крыла около 2 метров. Вес ракеты 800 килограммов, расчетная дальность полета 1.800 километров.

По замыслу конструкторов, крылатые ракеты получают особые преимущества, если в полете к цели будут идти на очень малой высоте, не более 150 метров. В этом случае их крайне трудно своевременно обнаружить радиолокационными средствами и сбить. Тем более что и без того небольшой по размерам корпус ракеты собираются покрыть материалом, уменьшающим отражение радиоволн.

Зенитные управляемые ракеты (ЗУР) предназначены для уничтожения воздушных целей (самолетов, вертолетов, крылатых ракет). Запуск их осуществляется с наземных или корабельных пусковых установок.

На вооружении почти всех стран НАТО принята система ЗУРО "ХОК".

Зенитная система "ХОК" представляет собой одноступенчатую управляемую ракету с нормальной аэродинамической схемой и двигателем, работающим на твердом топливе. Стартовый вес ракеты около 590 кг, длина 5,1 м, диаметр корпуса 0,366 м, размах крыла 1,2 м. Для ракеты разработано несколько различных боевых частей, в том числе и боевая часть с ядерным зарядом.

Стартовые пусковые установки обеспечивают запуск в направлении цели трех ракет очередью.

По данным зарубежной печати, ракета "ХОК" непрерывно совершенствуется – повышаются ее помехозащищенность, надежность и боевые возможности при стрельбе по высокоскоростным малоразмерным целям. В частности, на ракеты устанавливаются новые головки самонаведения, выполненные на твердотопливных элементах. Кроме того, на ракете предполагается использовать более мощную боевую часть и усовершенствованный двигатель, работающий на твердом топливе, срок хранения которого 10 лет. Применение твердотопливных элементов устранит, как полагают, необходимость проверки и регулировки электронной аппаратуры в боевых условиях.

По мнению специалистов, усовершенствованный образец ракеты "ХОК" можно будет использовать для поражения некоторых типов крылатых ракет.

Пусковые установки системы ЗУРО "ХОК", смонтированные на гусеничном или колесном шасси, обеспечивают мобильность комплекса. ЗУР "ХОК" весом 590 кг поражает цели, летящие на высоте до 15 км. Максимальная дальность стрельбы 35 км. Система наведения ЗУР полуактивная с радиолокационным самонаведением.

Самолеты-носители ядерного оружия предназначены для поражения различных объектов крылатыми ракетами и авиационными бомбами. На морских театрах с самолетов-носителей морской авиации могут применяться торпеды и глубинные бомбы.

Самолеты-носители истребительно-бомбардировочной авиации предназначены для нанесения ударов по узлам сопротивления и опорным пунктам противника, а также по местам расположения артиллерии и танков, по резервам, пунктам управления, узлам связи и другим объектам, расположенным как в тактической, так и оперативной глубине.

Самолеты-носители фронтовой бомбардировочной авиации предназначены для нанесения ударов по объектам оперативно-тактического значения: группам войск, железнодорожным узлам, базам снабжения, аэродромам и другим важным объектам.

Самолеты-носители дальней авиации предназначены для нанесения ядерных ударов по объектам, расположенным на большой глубине, например, военно-промышленным центрам, морским и авиационным базам, узлам коммуникаций и т. п.

Ядерные удары с применением самолетов-носителей в зависимости от обстановки могут быть перенесены на другую цель или отменены в ходе полета. Точность бомбометания самолетов-носителей не отличается от точности бомбометания обычных самолетов-бомбардировщиков.

Основными самолетами-носителями являются истребители:

F-104 с максимальной дальностью полета 2700 км и максимальной скоростью 2200 км/час; F-4С ("Фантом-2") с максимальной дальностью полета 2700 км и скоростью 2500 км/час и др.

В ВВС имеются различные авиационные ядерные боеприпасы с тротиловыми эквивалентами от 0,05 до 1 млн. т.

Недостатками самолетов-носителей по сравнению с ракетами являются: ограниченные скорость и высота полета, большая уязвимость для современных средств противовоздушной обороны, известная зависимость от метеорологических условий.

Артиллерия может применяться для поражения войск и боевой техники, разрушения прочных фортификационных сооружений, уничтожения средств массового поражения и других объектов, расположенных в тактической глубине. Артиллерийские системы имеют обычно ядерный заряд малого или сверхмалого калибра.

К средствам артиллерии армии, способным применять ядерные боеприпасы относятся: 155 мм гаубица с дальностью стрельбы до 15 км и ядерным боеприпасом мощностью до 0,1 тыс. т; 203,2 мм гаубица с дальностью стрельбы до 14,3 км и ядерным боеприпасом 2 тыс. т.

Подводные лодки и надводные корабли, вооруженные ракетами и торпедами с ядерным зарядом, используются для борьбы с подводными лодками и надводными кораблями противника, а также для нанесения ударов по береговым объектам (военно-морским, ракетным и авиационным базам, войскам, административным и военно-промышленным центрам, железнодорожным узлам и т. п.).

Ядерные фугасы предназначены для устройства заграждений и разрушения войсковых и тыловых объектов в различных видах боя. Образующиеся при взрывах фугасов воронки, зоны навала грунта и участки сильного радиоактивного заражения местности значительно затрудняют боевые действия войск в районах взрывов.

Ядерные фугасы устанавливают на поверхности земли (или на объекте), а также с заглублением в грунт в специальных колодцах, шурфах, шахтах и т. п.

Ядерные фугасы имеют мощность от 0,02 до 11 тыс. т.

1.10. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПРИМЕНЕНИЯ ЯДЕРНОГО
ОРУЖИЯ

Ядерное оружие в боевых действиях войск будет применяться в соответствии с общевойсковыми принципами:

– на главном направлении и для выполнения важнейших задач в бою;

– массированно;

– внезапно;

– во взаимодействии с другими средствами поражения.

Соблюдение указанных принципов обеспечивает наибольший эффект применения ядерного оружия и достижение поставленных задач. Применяющая ядерное оружие сторона должна быть всегда готова использовать результаты применения ядерного оружия, чтобы своим стремительным движением вперед и ударом полностью уничтожить врага.

Применение ядерного оружия может осуществляться нанесением массированных, групповых и одиночных ядерных ударов.

Массированные ядерные удары наносятся для поражения нескольких важнейших объектов, разгром которых может оказать решающее влияние для достижения победы.

Групповой удар наносится одновременно несколькими боеприпасами по одному крупному объекту.

Одиночные – одним боеприпасом, мощность которого обеспечивает необходимую степень поражения цели.

Порядок применения ядерного оружия зависит от сложившейся обстановки и от наличия ядерных боеприпасов.

1.11. ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ, ПРОТЕКАЮЩИЕ ПРИ ЯДЕРНОМ ВЗРЫВЕ И ВОЗНИКНОВЕНИЕ ЕГО ПОРАЖАЮЩИХ ФАКТОРОВ

Новые ядра, образующиеся при ядерной реакции, несут положительный заряд, поэтому они, отталкиваясь, разлетаются в разные стороны с коллосальной скоростью. Кинетическая энергия новых ядер передается сопротивляющейся их разлету среде и превращается в тепловую. Это приводит к тому, что в зоне реакции мгновенно, в течение миллионных долей секунды, температура повышается до десятков миллионов градусов, а давление до миллионов и миллиардов атмосфер.

Благодаря этому, к моменту окончания ядерной реакции, ядерный боеприпас, все его детали, испаряясь, превращаются в плазму, – газ состоящий из оголенных, без электронных оболочек, ядер элементов.

В месте взрыва появляется ярко светящаяся сферическая область, испускающая в окружающее пространство сильное световое излучение.

Большая часть нейтронов, не участвующих в ядерной реакции, а также гамма-лучей, испускаемых при делении ядер, поглощается веществом оболочки боеприпаса. Лишь относительно небольшая доля их проникает в окружающее пространство и распространяется от центра взрыва. Гамма-излучение и нейтроны, распространяющиеся из зоны ядерного взрыва, называют мгновенными, поток которых является частью проникающей радиации.

У поверхности светящейся области наблюдается очень резкий перепад температуры и давления. Вследствие резкого перепада давления раскаленные продукты взрыва начинают стремительно расширяться, оттесняя и сжимая слой воздуха, окружающий центр взрыва. Сжатие передается от одного слоя воздуха к другому и в виде ударной волны распространяется со сверхзвуковой скоростью на значительные расстояния от центра взрыва.

Продукты ядерного взрыва, – радиоактивные вещества, обладающие альфа-, бета - и бета-гамма - активностью, оседают на поверхности земли в районе взрыва и по пути движения радиоактивного облака, вызывая радиоактивное заражение местности и атмосферы.

Мгновенное гамма-излучение, взаимодействуя с атомами окружающей среды, создает поток быстрых электронов, летящих с большой скоростью преимущественно в радиальном направлении от центра взрыва, и положительных ионов, остающихся практически на месте. Таким образом, в пространстве на некоторое время происходит разделение положительных и отрицательных зарядов, что приводит к возникновению электрических и магнитных полей. Эти поля ввиду их кратковременности принято называть электромагнитным импульсом ядерного взрыва.

Итак, ядерный взрыв сопровождается:

1) образованием мощной ударной волны, на которую расходуется 50 % всей энергии ядерного взрыва;

2) интенсивным световым излучением – 35 % энергии;

3) проникающей радиацией – 4 % энергии;

4) радиоактивным заражением местности – 10 % энергии;

5) электромагнитным импульсом – 1 % энергии.

Эти явления носят название поражающих факторов ядерного взрыва.

1.12. ВИДЫ ЯДЕРНЫХ ВЗРЫВОВ

В зависимости от задач, решаемых при применении ядерного оружия, вида и местонахождения объектов ядерных ударов, характера предстоящих действий и других условий ядерные взрывы могут осуществляться в воздухе на различной высоте, у поверхности земли (воды) и под землей (под водой). В соответствии с этим, а также по характеру физических процессов, сопровождающих взрыв и зависящих от среды, в которой он произведен, ядерные взрывы разделяют на следующие виды (рис. 15): высотный, воздушный, наземный, надводный, подземный, подводный.

Точка в которой произошел ядерный взрыв, называется центром ядерного взрыва. Проекцию центра ядерного взрыва на землю называют эпицентром ядерного взрыва.

Каждый вид взрыва имеет свое назначение и свои характерные особенности.

Рис. 15. Виды ядерных взрывов

Высотным называется взрыв, произведенный выше границы тропосферы. В зависимости от географической широты местности высота границы тропосферы изменяется от 8 до 18 км. Наименьшая высота высотного взрыва условно принимается равной 10 км. Разновидностью высотного является и космический взрыв, т. е. взрыв, произведенный на высоте 100–150 км.

Высотный взрыв применяют для поражения в полете воздушных и космических целей (самолетов, крылатых ракет и других летательных аппаратов).

Поражающими факторами высотного ядерного взрыва являются: ударная волна, световое излучение и проникающая радиация. Наземные постройки и техника, а также фортификационные и другие инженерные сооружения при высотном взрыве существенных разрушений не получают. Местность радиоактивными веществами при высотных взрывах не заражается. Ударная волна является определяющим поражающим фактором при воздействии на воздушные цели.

С увеличением высоты взрыва радиус поражения ударной волной уменьшается, а световым излучением возрастает. Радиус поражения проникающей радиацией сначала увеличивается до высоты 20–30 км, а затем остается постоянным.

Специфическими поражающими факторами высотного взрыва являются рентгеновское излучение и газовый поток (разлетающееся с большой скоростью испарившееся вещество конструкции боеприпаса). Их поражающее действие наиболее существенно при взрывах на высотах более 60 км.

Воздушным ядерным взрывом называется взрыв, произведенный в воздухе над землей (водой) на такой высоте, при которой светящаяся область не касается поверхности земли (воды), но ниже границы тропосферы.

Он предназначен для уничтожения открыто расположенной живой силы и для разрушения городских и промышленных объектов.

Воздушные взрывы подразделяются на низкие и высокие. К низким относятся взрывы на высоте от 3,5· до 10· м, к высоким – взрывы на высоте более 10 м, где D – мощность взрыва в тоннах.

Низкий воздушный взрыв применяется в тех случаях, когда требуется на наибольшей площади разрушить сравнительно прочные наземные сооружения и вместе с тем избежать сильного радиоактивного заражения местности.

Высокий воздушный взрыв применяется тогда, когда по условиям обстановки недопустимо радиоактивное заражение местности и требуется обеспечить разрушение на большей площади, чем при низком воздушном взрыве, малопрочных наземных объектов (например, городской застройки).

Сильное радиоактивное заражение местности образуется только вблизи эпицентров низких воздушных взрывов. Заражение местности по следу радиоактивного облака незначительное.

Наземным (надводным) ядерным взрывом называется взрыв на поверхности земли или воды или же в воздухе, при котором светящаяся область касается поверхности земли (воды). Это условие соблюдается при взрывах на высоте

м.

Наземный взрыв предназначен для разрушения особо прочных наземных сооружений (железнодорожных узлов, убежищ тяжелого типа) и для создания обширных зон радиоактивного заражения.

Сильное радиоактивное заражение местности создается в районе взрыва и по направлению движения радиоактивного облака. Это может привести к массовому выходу из строя населения, затруднению действий формирований гражданской обороны.

Основными поражающими факторами надводного взрыва являются воздушная ударная волна, а также серия концентрических гравитационных поверхностных волн, которые представляют серьезную опасность для надводных кораблей, гидротехнических сооружений: военно-морских баз и портов. Действие светового излучения и проникающей радиации значительно ослабляется экранированием большой массой водяного пара. Характерной особенностью этого взрыва, как и наземного, является сильное радиоактивное заражение прибрежной полосы, местности и объектов, находящихся на суше и акватории.

Подземным (подводным) взрывом называется взрыв, произведенный под землей (под водой).

Подземный взрыв осуществляется, как правило, при заблаговременной установке ядерного боеприпаса. Он применяется с целью создания заграждений, а также для разрушения особо прочных подземных военных, промышленных и коммунальных сооружений.

Поражающее и разрушающее действие подземного ядерного взрыва определяется сейсмовзрывными волнами, образованием воронки в грунте, радиоактивным заражением местности и воздушной ударной волной. Световое излучение почти полностью поглощается грунтом, а проникающая радиация значительно ослабляется и состоит в основном из гамма-излучения.

Подводный взрыв применяется для поражения подводных лодок и надводных кораблей, для разрушения гидротехнических сооружений, средств противодесантной обороны, минных и противолодочных заграждений.

Основным поражающим фактором подводного взрыва является подводная ударная волна (гидравлическая), представляющая опасность для кораблей и подводной части сооружений. Световое излучение и проникающая радиация почти полностью поглощается толщей воды и водяными парами. Подводный взрыв сопровождается сильным радиоактивным заражением воды, кораблей и береговой полосы.

Контрольные вопросы:

1. Что относится к ядерным боеприпасам?

2. Дайте определение тротиловому эквиваленту.

3. Какие калибры ядерных боеприпасов Вы знаете?

4. Перечислите средства доставки и носители ядерного оружия.

5. Назовите основные принципы применения ядерного оружия.

6. Перечислите поражающие факторы ядерного взрыва.

7. Какие виды ядерных взрывов Вы знаете? Каково их назначение?

8. При каком взрыве отсутствует радиоактивное заражение?

1.13. НЕЙТРОННЫЙ БОЕПРИПАС

С 1958 г. американские ученые атомщики приступили к лабораторным работам над нейтронной бомбой.

Весной 1963 г. был испытан первый вариант нейтронного заряда. Ведущие участники проекта – физик Горольд Браун, физик-атомщик Герберт Йорк.

В иностранной печати нейтронную бомбу условно называют термоядерным зарядом сверхмалой и малой мощности (с тротиловым эквивалентом до 10 тыс. т.), в котором используются ядерные реакции деления и синтеза. При этом большая часть энергии взрыва образуется при реакциях соединения ядер легких элементов. При ядерных реакциях синтеза энергия выделяется в окружающее пространство главным образом в виде потока быстрых нейтронов. Этот нейтронный поток в составе проникающей радиации оказывает основное поражающее действие на людей. Подобный ядерный заряд и называют нейтронной бомбой.

Переход к новой системе тактического ядерного оружия начался с принятия на вооружение в 1979–1980 гг. нейтронных боеприпасов в виде 203,2-мм снаряда весом 90 кг, а также боевой части к ракете "ЛАНС" весом 206 кг. Основным их поражающим фактором является проникающая радиация.

Иностранные специалисты считают, что радиусом эффективного воздействия проникающей радиации является такое расстояние от центра взрыва, на котором достигается полная потеря личным составом боеспособности через 10–30 минут. Соответствующая этому биологическому эффекту доза равна 5000 рад. За счет образования некоторого количества осколков деления и активации грунта нейтронами может образоваться небольшая зона заражения местности в районе взрыва и узкий след радиоактивного облака протяженностью до нескольких километров. Однако с поражающим воздействием радиоактивного заражения местности, а также с ударной волной и световым излучением взрыва нейтронного боеприпаса можно практически не считаться. Но наведенная активность в конструкционных материалах вооружения и боевой техники, особенно в высоколегированных сталях, будет представлять опасность для личного состава, участвующего в ликвидации последствий ядерных ударов противника.

Биологическое воздействие нейтронов на организм человека зависит от их энергии. Быстрые нейтроны образуют в пронизываемом ими веществе ядра отдачи. Наибольшее значение имеют столкновения нейтронов с ядрами водорода (протонами), которые равны им по массе, поэтому получают при соударениях практически всю их энергию. Кроме того, водород составляет две трети атомов живой ткани. Энергия, приобретенная протонами, расходуется на ионизацию атомов, что приводит к разрушению молекулярных связей в живых клетках. Медленные нейтроны захватываются ядрами с испусканием гамма-квантов. Таким образом, при воздействии нейтронного потока на человека, также как и при гамма-облучении, происходит ионизация атомов ткани, а биологический эффект в целом определяется величиной дозы.

Защита личного состава от нейтронного оружия связана с необходимостью отыскания эффективных способов ослабления потока нейтронов и организацией нейтронной дозиметрии. Хорошими поглотителями нейтронов являются водородсодержащие вещества (вода, парафин, полиэтилен и др.).

Защитой от медленных нейтронов являются вещества, содержащие бор. Тепловые нейтроны практически полностью задерживаются слоем кадмия толщиной в 1 мм.

Поглощение нейтронов обычно сопровождается гамма-излучением. Поэтому носимых средств защиты от быстрых нейтронов, так же как и от гамма-квантов, пока создать нельзя.

Для обеспечения безопасности людей в боевых и других машинах используют комбинацию из легких и тяжелых материалов. Строительные материалы (бетон, дерево, грунт и др.) обладают достаточно хорошими защитными свойствами. Стена из обычного бетона, толщиной
20 см, ослабляет нейтронный поток в 5 раз.

1.14. УДАРНАЯ ВОЛНА. ОБРАЗОВАНИЕ ВОЗДУШНОЙ

УДАРНОЙ ВОЛНЫ И ЕЁ ПАРАМЕТРЫ

В предыдущих главах мы рассмотрели виды ядерных взрывов, их внешнюю картину и особенности развития. При этом установили, что с физической стороны ядерный взрыв отличается от взрыва обычных взрывчатых веществ рядом особенностей.

Так ядерный взрыв обусловлен выделением внутриядерной энергии, освобождаемой в результате развития ядерной реакции. Его энергия в тысячи и миллионы раз превосходит энергию взрыва самых мощных боеприпасов с обычным взрывчатым веществом. Огромное количество энергии, выделяющееся при ядерном взрыве, приводит и к существенно большой её концентрации на начальной стадии взрыва.

Большая концентрация энергии обуславливает в зоне ядерной реакции температуру порядка 107 К и давление порядка 109 атмосфер.

Все это приводит к появлению целого ряда явлений, ненаблюдаемых при взрывах обычных ВВ. Многообразие физических явлений, сопровождающих ядерный взрыв, обуславливает и многообразие поражающих факторов взрыва. Мы установили, что количество поражающих факторов и степень их важности определяется видом ядерного взрыва, его мощностью и свойствами среды, в которой произведен взрыв.

Приступая к изучению поражающего действия ударной волны условимся, что для облегчения его изучения, наиболее подробно рассмотрим воздушный ядерный взрыв, так как этот вид взрыва является основным для поражения наземных целей.

На первой стадии воздушного ядерного взрыва энергия, выделяющаяся при делении тяжелых ядер, представляет собой кинетическую энергию осколков деления, нейтронов и энергию мгновенных гамма-лучей.

Осколки деления и нейтроны, сталкиваясь с атомами вещества ядерного заряда, передают им свою энергию. В результате такого взаимодействия резко возрастает скорость теплового движения атомов, составляющих ядерный заряд, вследствие чего температура ядерного заряда повышается до десятков миллионов градусов.

При такой температуре вещество заряда переходит в состояние плазмы. Этот процесс длится 10-7 и 10-6 сек в практически постоянном объеме. Возникший плазменный шар передает свою энергию среде за счет лучистой теплопроводности, а вследствие взаимодействия рентгеновского и ультрафиолетового излучений, испускаемых с его поверхности – увеличивается в объеме.

Ко времени порядка 10-4 сек процесс расширения плазменного шара, за счет нагревания окружающего воздуха рентгеновским и ультрафиолетовым излучением, прекратится.

Дальнейшее увеличение размеров плазменного (огненного) шара обуславливается газодинамическими процессами, происходящими в нем, за счет высокого давления (порядка десятков тысяч атмосфер).

При таком расширении внешняя граница плазменного шара движется со сверхзвуковой скоростью и сжимает прилегающие к ней слои воздуха, порождая направленное движение частиц газа от центра взрыва. При этом передача энергии окружающим слоям воздуха происходит путем соударения вылетающих с поверхности огненного шара атомов газа с молекулами прилегающего невозмущенного слоя воздуха. В результате давление и температура в этом слое возрастают. В свою очередь, молекулы этого, вновь нагретого и сжатого слоя воздуха приводят к повышению давления и температуры следующего слоя и т. д.

Такой процесс передачи энергии от слоя к слою, в короткий отрезок времени, приводит к образованию воздушной ударной волны.

При взрыве в грунте (воде) ударную волну называют волной сжатия или сейсмовзрывной (подводной) ударной волной.

Ударная волна является основным поражающим фактором ядерного взрыва. Она представляет собой область сильного сжатия среды (воздуха, воды) распространяющуюся во все стороны от точки взрыва со сверхзвуковой скоростью (рис. 16).

Передняя граница сжатой среды называется фронтом ударной волны.

Рис. 16. Изменение давления в фиксированной точке пространства при прохождении через неё ударной волны

При взрыве ядерного боеприпаса в безграничной атмосфере ударная волна во всех точках, равноудаленных от центра взрыва, будет характеризоваться одинаковым давлением.

При этом максимальное давление всегда будет во фронте ударной волны.

Понижение давления в ударной волне идет по направлению к центру взрыва. По мере дальнейшего удаления воздушной ударной волны от источника её образования объем, в котором распределяется энергия ударной волны, увеличивается, поэтому давление во фронте
уменьшается.

Начиная с некоторого расстояния давление за фронтом волны становится равным атмосферному, а затем и ниже давления окружающей атмосферы (рис. 17).

Dop Dat

Фаза сжатия

Фаза разрежения

Направление движения волны

Направление движения воздуха в волне

Рис. 17. Направление движения воздуха в ударной волне

Во всей зоне сжатия воздух движется в направлении от центра взрыва. Причем непосредственно за фронтом волны скорость движения воздуха имеет максимальную величину, а по мере приближения к границе между зонами сжатия и разрежения она постепенно уменьшается.

Величина скоростей распространения фронта волны и воздуха в зонах зависит от давления воздуха во фронте волны. Принято полное давление воздуха во фронте волны обозначать символом Рф, а разницу между этим давлением и атмосферным Ра – символом

∆Рф = Рф – Ра.

Величина ∆Рф называется избыточным давлением во фронте волны, его размерность кг/см2.

На малых расстояниях от центра взрыва, где избыточное давление во фронте ударной волны ∆Рф достигает сотен и тысяч килограммов на 1 см2, скорость фронта Дф измеряется километрами и десятками километров в секунду. С увеличением расстояния скорость прохождения ударной волны резко сокращается.

Следовательно, чем дальше расположен объект от места взрыва, тем позднее будет воздействие на него ударной волны, так как за первые 2 сек. ударная волна проходит около 1000 м, за 5 сек. – 2000 м, за
8 сек. – 3000 м.

На удалении от центра взрыва, где избыточное давление ∆Рф становится равным нулю, а скорость фронта ударной волны 340 м/сек – ударная волна превращается в звуковую. В этот момент исчезает зона сжатия и незначительно позже – зона разрежения. До этого момента все объекты подвержены воздействию обеих зон, как зоны сжатия, так и зоны разрежения ударной волны.

По длительности воздействия они для каждого объекта различны и зависят от мощности взрыва и расстояний, на которых расположены объекты от эпицентра взрыва. Длительность определяет время, в течение которого объект подвергается действию повышенного или пониженного давления.

Время, в течение которого в рассматриваемой точке сохраняется повышенное давление, называется длительностью фазы сжатия (τ+).

Чем длительнее фаза сжатия, тем сильнее действие ударной волны.

Время, в течение которого в рассматриваемой точке сохраняется пониженное давление, называется длительностью фазы разрежения (τ-).

Длительность фазы сжатия в воздушной ударной волне в 2–3 раза меньше длительности фазы разрежения.

В фазе разрежения ударная волна может произвести также некоторые разрушения, однако они, как правило, будут небольшими, так как максимальное отрицательное избыточное давление всегда меньше максимального избыточного давления фазы сжатия (давления во фронте ударной волны).

В фазе разрежения давление сначала уменьшается, а затем увеличивается до давления окружающей атмосферы.

Кроме перечисленных параметров ударная волна характеризуется скоростным напором.

Скоростной напор является функцией скорости и плотности воздуха за фронтом ударной волны.

.

где: ρф – плотность воздуха (кг·сек2/м); Иф – скорость воздуха в ударной волне (м/сек);

В свою очередь оба указанных параметра зависят от избыточного давления ударной волны.

Для сильных ударных волн скоростной напор превосходит избыточное давление, при избыточном давлении меньшем 5 кг/см он становится ниже избыточного давления. Максимальный скоростной напор уменьшается с увеличением расстояния от центра взрыва. Это уменьшение идет значительно быстрее, чем избыточное давление ударной волны.

В фиксированной точке, от момента перехода фронта ударной волны, скоростной напор во времени, по сравнению с избыточным давлением, уменьшается со значительно большей скоростью. Из графика (рис. 18) видно, что скоростной напор равен нулю, как и избыточное давление, в один и тот же момент времени. Поэтому время, в течение которого скоростной напор является эффективным, равно продолжительности фазы сжатия.

Рис. 18. Изменение скоростного напора в фиксированной точке с увеличением расстояния от центра взрыва

Чаще всего для вычисления параметров: избыточное давление ∆Рф, плотность воздуха ρ, скорость фронта ударной волны Дф, длительность фазы сжатия τ+, длительность фазы разряжения τ-, используется закон подобия. Этот закон заключается в том, что для двух взрывов с тротиловыми эквивалентами по ударной волне gУВ1 и gУВ2 одинаковые значения ∆Рф, Иф, ρф, Дф будут наблюдаться на расстояниях от центра взрыва R1 и R2, которые удовлетворят соотношению

При ядерном взрыве в воздухе, на некоторой высоте над поверхностью земли (светящаяся область не касается земли), величины параметров ударной волны зависят от мощности ядерного боеприпаса и расстояния от эпицентра.

Величина избыточного давления во фронте волны на различных расстояниях от центра взрыва изменяется по кривой (рис. 19).

Рис. 19. Изменение величины избыточного давления во фронте волны с расстоянием от центра взрыва

Вблизи центра взрыва, где избыточное давление составляет десятки килограммов на 1 см2, наблюдается очень быстрый спад давления по мере увеличения расстояния от центра взрыва.

В этой зоне величина давления во фронте волны обратно пропорциональна третьей степени расстояния. На больших расстояниях, где давление составляет несколько сотых долей килограмма на 1 см2, величина давления обратно пропорциональна первой степени расстояния.

1.15. ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ ВЗРЫВА НА ПАРАМЕТРЫ

ВОЗДУШНОЙ УДАРНОЙ ВОЛНЫ

Установлено, что на величины параметров ударной волны у поверхности земли влияют:

-  метеорологические условия;

-  рельеф местности;

-  наземные объекты.

Для правильной оценки влияния метеорологических условий на параметры ударной волны необходимо иметь данные о состоянии атмосферы и изменении температуры и ветра с высотой от земной
поверхности.

Летом в дневные часы температура воздуха с увеличением высоты от поверхности земли до 10–12 км обычно уменьшается примерно на
7–8 °С на километр.

Такому снижению температуры соответствует падение скорости звука 4–5 м/сек на километр высоты.

В приземном слое толщиной в несколько сот метров падение температуры часто достигает 10–15 °С на километр.

Зимой среднее падение температуры до высот 10–12 км составляет около 3–5 °С на километр.

При соответствующих метеорологических условиях действие ударной волны может проявиться на больших расстояниях.

Так, при наличии температуры в 0 °С, на высоте в несколько километров скорость ударной волны, распространяющейся вдоль поверхности земли, будет заметно больше скорости ударной волны, идущей вертикально вверх.

Совершенно обратная картина получается тогда, когда имеется противоположное распространение температуры воздуха.

Воздух вблизи поверхности земли сильно охлажден, а на высоте имеются более тяжелые массы воздуха. В этом случае волна будет более быстро распространяться вверх и более медленно – у поверхности земли. Это приводит также к изменению формы фронта ударной волны и искривлению её путей распространения.

По сравнению с температурой скорость ветра меняется с высотой менее закономерно. Летом обычно скорость ветра увеличивается с высотой на 2–5 м/сек на километр, зимой на 6–8, а иногда и на 15–20 м/сек на километр. В этих условиях резко изменяется форма фронта волны.

Со стороны откуда дует ветер, ударная волна отклоняется вверх и отрывается от поверхности земли. Следовательно, в этом направлении радиус действия ударной волны будет меньше.