tema6_2 (Лекции ЗчС и ГО)

Курс «Основы гражданской защиты в чрезвычайных ситуациях»1«ОЦЕНКА ПОСЛЕДСТВИЙ ВЗРЫВА».Общая характеристика задач оценки.Для принятия решений по защите от воздействия воздушной ударной волны(ВУВ) взрыва на здания, сооружения, технику или на людей, а также для выработки мервзрывобезопасности необходимы данные, характеризующие взрывы, которые могутпроисходить во время военных действий, в производственной сфере и в быту. Наиболеедостоверные сведения о взрыве можно получить путем проведения эксперимента.

Однако, такой подход не всегда применим. Поэтому наиболее распространены расчетные методы, позволяющие определять значения параметров, характеризующих взрывы. В ходерасчетов используются следующие показатели:вид и количество взрывчатого вещества (ВВ);условия взрыва;расстояние от места взрыва до места оценки его последствий;параметры ударной волны;степень повреждения (разрушения) зданий, сооружений, техники или степень поражения людей.Для проведения расчетов разработано и представлено в технической литературезначительное количество функциональных зависимостей, которые связывают между собой эти показатели. Конкретный вид расчетных соотношений, выражающих эти функциональные зависимости, определяется условиями взрыва, к которым относятся: тип ВВ(конденсированное ВВ, газовоздушные смеси, пылевоздушные смеси и др.), местовзрыва (воздушный, наземный или заглубленный взрыв), наличие преград, отражающихударную волну и другие условия.Разные авторы предлагают разные виды функциональных зависимостей дляопределения одних и тех же показателей, позволяющие получить либо большую точность, либо простоту, либо какие - нибудь другие преимущества при проведении расчетов.

Поэтому при выборе того или иного соотношения для проведения расчетов следуетособое внимание обращать на систему ограничений, определяющих возможность егоиспользования.Вся совокупность задач по проведению расчетов может быть разделена на двегруппы: задачи прогнозирования последствий взрыва по заданному количеству ВВ и задачи определения количества ВВ по заданным последствиям взрыва.Задачи прогнозирования соответствуют ситуации, когда взрыва еще не было, т.е.требуется рассчитать показатели, характеризующие будущий взрыв. В таких задачах вкачестве исходных данных обычно используются сведения о количестве ВВ и об условиях взрыва. При этом в результате расчетов должны быть получены значения параметров ударной волны (или других поражающих факторов) на заданном расстоянии от места взрыва (прямая задача), или определено расстояние от места взрыва, на котором параметры ударной волны будут иметь заданное значение (обратная задача).Факультет военного обучнияТема “Оценка последствий взрыва”2Задачи определения исходных характеристик ВВ по результатам взрыва обычноприходится решать при расследовании и анализе причин аварийных взрывов.

В этих задачах известны условия взрыва, место взрыва и степень разрушений по мере удаления отего эпицентра. В результате решения должно быть определено количество взорвавшегося вещества. Для расчетов в этих задачах используются те же функциональные зависимости между степенью повреждения, количеством ВВ и расстоянием от места взрыва,что и при решении задач прогнозирования.Настоящий курс лекций не предусматривает подробного рассмотрения всегомногообразия вариантов проведения расчетов для различных условий взрыва и поражающих факторов.

Далее будут рассматриваться только приближенные методы проведениярасчетов, связанные с наиболее распространенными типами взрывов конденсированныхВВ и ГВС в открытом, не замкнутом пространстве. Из числа поражающих фактороввзрыва будет рассматриваться только воздушная ударная волна.Расчетные соотношения, используемые при решении задач.Тротиловый эквивалент массы ВВ.Количество взрывчатого вещества или его массу МВВ при проведении расчетоввыражают через тротиловый эквивалент МТ. Тротиловый эквивалент представляет собоймассу тротила, при взрыве которой выделяется столько же энергии, сколько выделитсяпри взрыве заданного количества конкретного ВВ.

Значение тротилового эквивалентаопределяется по соотношению:   k (1)где: MBB - масса взрывчатого вещества;k - коэффициент приведения взрывчатого вещества к тротилу1 (см. таблицу1).Таблица 1. Значения коэффициента k приведения взрывчатого вещества к тротилуВВТротилk1.0ТриГектоналсогенН1.531.30ТЭАмПомоналрохРС1.390.990.66ТНТетрил0.391.15Выражение (1) составлено для взрыва, при котором ударная волна распространяется во все стороны от точки взрыва беспрепятственно, т.е. в виде сферы. Очень часто напрактике взрыв происходит на некоторой поверхности, например, на земле.

При этомударная волна распространяется в воздухе в виде полусферы.Для взрывов на абсолютно твердой поверхности вся выделившаяся при взрывеэнергия распространяется в пределах полусферы и, следовательно, значение массы1Этот коэффициент в технической литературе обозначается поразному, например W0Кафедра защиты в ЧС и гражданской обороныКурс «Основы гражданской защиты в чрезвычайных ситуациях»3взрывающегося вещества как бы удваивается (в определенных случаях можно говорить о сложении прямой и отраженной волны).Для взрыва на не абсолютно твердой поверхности, например, на грунте, частьэнергии расходуется на образование воронки.

Учет этого расхода выполняется с помощью коэффициента , значения которого приведены в таблице 2. Чем меньше подстилающая поверхность позволяет затрачивать энергию на образование воронки, тем ближезначение коэффициента  к 1. Другой предельный случай соответствует ситуации, когдаподстилающая поверхность беспрепятственно пропускает энергию взрыва, напримерпри взрыве в воздухе. В этом случае значение коэффициента равно 0.5.С учетом изложенного значение MT в общем случае определяется по формуле:MT  2kMBB(2)Выражение (2) для взрыва в воздухе, то есть при =0.5, принимает вид (1).Таблица 2 .Значения коэффициента , учитывающего характер подстилающей поверхностиПоверхностьМеталлБетонАсфальтДеревоГрунт1.00.950.90.80.6Закон подобия при взрывах.Расчеты параметров ударной волны основываются на использовании соотношения, связывающего параметры взрывов разной мощности. Таким соотношениемявляется закон подобия кубического корня.

Согласно этому закону значения параметров ударной волны для взрыва некоторой мощности можно пересчитать для взрывов других мощностей, пользуясь выражениями закона подобия:R2  R1 3 MT2 MT1 , 2   1 3 MT2 MT1 ,(3)где: R2,R1 - расстояния от центров двух взрывов до некоторых точек 1 и 2, в которых параметры ударной волны этих взрывов равны между собой;MT2, MT1 - масса зарядов (точнее: эквиваленты масс, приведенные к некоторому эталону, например тротилу);2, 1 - время с момента взрыва до прихода ударной волны в эти точки.Выражение (3) можно представить в виде:R23MT2  R13MT1  R3MT  R(4)Величина R называется приведенным радиусом взрыва и широко используется в различных расчетных соотношениях для определения параметров ударной волнывзрыва.Факультет военного обучнияТема “Оценка последствий взрыва”4Оценка параметров ударной волны при взрыве конденсированных ВВ.Давление P для свободно распространяющейся сферической воздушной ударной волны убывает по мере удаления от места взрыва.

Поэтому расчет его значенийобычно проводится на основании соотношений, в которых давление является функциейдвух аргументов - массы ВВ и расстояния от места взрыва.Сложность разработки и последующего использования таких аналитических выражений определяется следующим обстоятельством.

Скорость спада значения P по мере удаления от места взрыва изменяется за счет влияния на ударную волну среды, в которой она распространяется. Чем больше расстояние от места взрыва, тем сильнее искажается характер изменения давления во фронте ударной волны. Для двух ударных волн,которые при одинаковых условиях распространения в некоторый момент времени имелиодно и тоже значение P, в последующие моменты значения P будут отличаться, еслипредыстория распространения этих волн была разной. Следовательно расчетные соотношения для определения значений P в эти последующие моменты также должны бытьразными.По изложенным причинам в технической литературе представлен достаточноширокий спектр расчетных соотношений для определения значенийP, каждое из которых имеет свою сферу применения и назначение.

Например, для воздушного взрыва, дляназемного взрыва, для малых расстояний от места взрыва, для значительных расстоянийот места взрыва, для относительно небольших зарядов ВВ, для крупных зарядов ВВ ит.д.При дальнейшем изложении в материалах курса будет использоваться одно базовое соотношение:PФ 84R270R2700R 3 , (кПа)(5)где R определяется из (2), (4).Это соотношение известно в технической литературе под названием “формулаСадовского” и широко используется при проведении практических расчетов как дляназемных, так и для воздушных взрывов.При необходимости решать обратную задачу, т.е.