Підводний вибух. Підводний вибух. Надводний ядерний вибух

Американський фізик Роберт Оппенгеймер (Robert Oppenheimer), він же «батько атомної бомби», народився в Нью-Йорку 1904 року в сім'ї забезпечених та освічених євреїв. Під час Другої світової війни він очолював розробки американських ядерників зі створення першої історії людства атомної бомби.

Назва випробування: Trinity (Трійця)
Дата: 16 липня 1945 року
Місце: полігон в Аламогордо, штат Нью-Мексико.

Це було випробування першої у світі атомної бомби. На ділянці діаметром 1,6 кілометра в небо злетіла гігантська фіолетово-зелено-помаранчева вогненна куля. Земля здригнулася від вибуху, до неба піднявся білий стовп диму і став поступово розширюватися, приймаючи на висоті близько 11 кілометрів страшну форму гриба.

Назва випробування: Baker
Дата: 24 липня 1946 року
Місце: Лагуна атолла Бікіні
Тип вибуху: Підводний, глибина 27,5 метра
Потужність: 23 кілотонни

Метою проведення випробувань було дослідження впливу ядерної зброї на військово-морські судна та їх персонал. 71 корабель був перетворений на плавучі мішені. Це було п'яте випробування ядерної зброї. Вибух підняв у повітря кілька мільйонів тонн води.

Назва випробування: Able (в рамках операції Ranger)
Дата: 27 січня 1951 року
Місце: полігон Невади

Назва випробування: George
Дата: 1951 рік

Назва випробування: Dog
Дата: 1951 рік
Місце: Ядерний полігон у Неваді

Назва випробування: Mike
Дата: 31 жовтня 1952 року
Місце: Острів Elugelab («Flora»), атол Еневейта
Потужність: 10.4 мегатонни

Пристрій, висаджений під час випробування Майка і названий «ковбасою», був першою справжньою «водневою» бомбою мегатонного класу. Грибоподібна хмара досягла висоти 41 км при діаметрі 96 км.

Назва випробування: Annie (в рамках операції "Апшот-Нотхол")
Дата: 17 березня 1953 року
Місце: Ядерний полігон у Неваді
Потужність: 16 кілотонн

Назва випробування: Grable (в рамках операції "Апшот-Нотхол")
Дата: 25 травня 1953 року
Місце: Ядерний полігон у Неваді
Потужність: 15 кілотонн

Назва випробування: Castle Bravo
Дата: 1 березня 1954 року
Місце: атол Бікіні
Тип вибуху: на поверхні
Потужність: 15 мегатонн

Вибух водневої бомби Castle Bravo був найпотужнішим вибухом з усіх випробувань, що колись проводилися США. Потужність вибуху виявилася набагато більшою за початкові прогнози в 4-6 мегатонн.

Назва випробування: Castle Romeo
Дата: 26 березня 1954 року
Місце: на баржі в кратері Bravo, атол Бікіні
Тип вибуху: на поверхні
Потужність: 11 мегатонн

Потужність вибуху виявилася в 3 рази більшою за початкові прогнози. Romeo був першим випробуванням на баржі.

Назва випробування: Seminole
Дата: 6 червня 1956 року

Потужність: 13.7 кілотонн

Назва випробування: Priscilla (в рамках серії випробувань «Plumbbob»)
Дата: 1957 рік
Місце: Ядерний полігон у Неваді
Потужність: 37 кілотонн

Назва випробування: Umbrella
Дата: 8 червня 1958 року
Місце: Лагуна Еніветок у Тихому океані
Потужність: 8 кілотонн

Підводний ядерний вибух було здійснено в ході операції Hardtack. Як мішені використовувалися списані кораблі.

Назва випробування: Oak
Дата: 28 червня 1958 року
Місце: Лагуна Еніветок у Тихому океані
Потужність: 8.9 мегатонн

Назва випробування: АН602 (вона ж «Цар-бомба» та «Кузькіна мати»)
Дата: 30 жовтня 1961 року
Місце: полігон Нова Земля
Потужність: більше 50 мегатонн

Назва випробування: AZTEC (у рамках проекту «Домінік»)
Дата: 27 квітня 1962 року
Місце: острів Різдва
Потужність: 410 кілотонн

Назва випробування: Chama (в рамках проекту «Домінік»)
Дата: 18 жовтня 1962 року
Місце: Острів Джонстон
Потужність: 1.59 мегатонн

Назва випробування: Truckee (у рамках проекту «Домінік»)
Дата: 9 червня 1962 року
Місце: Острів Різдва
Потужність: більше 210 кілотонн

Назва випробування: YESO
Дата: 10 червня 1962 року
Місце: Острів Різдва
Потужність: 3 мегатонни

Назва випробування: «Єдиноріг» (фр. Licorne)
Дата: 3 липня 1970 року
Місце: атол у Французькій Полінезії
Потужність: 914 кілотонн

Назва випробування: Rhea
Дата: 14 червня 1971 року
Місце: Французька Полінезія
Потужність: 1 мегатонна

За атомного бомбардування Хіросіми (атомна бомба «Малюк», 6 серпня 1945) загальна кількість загиблих склала від 90 до 166 тисяч осіб

За атомного бомбардування Нагасакі (атомна бомба «Товстун», 9 серпня 1945) загальна кількість загиблих склала від 60 до 80 тисяч осіб. Ці дві бомбардування стали єдиним в історії людства прикладом бойового використання ядерної зброї.

Результати ядерних випробувань на атоле Бікіні були перебільшені з метою збереження антуражу ЯО як всеруйнівного засобу. Насправді нова суперзброя виявилася "паперовим тигром". Жертвами першого вибуху "Ейбл" стали лише 5 із 77 поставлених під удар кораблів - лише ті, хто перебував у безпосередній близькості від епіцентру (менше 500 метрів).

Слід зазначити, що випробування проводилися за умов мілководної лагуни. У відкритому морі висота базисної хвилі була б меншою, а руйнівний ефект від вибуху - ще слабшим (за аналогією з хвилями цунамі, які практично невідчутні далеко від берега).

Також свою роль зіграло скупчене розташування кораблів на якірній стоянці. У реальних умовах під час прямування в протиатомному ордері (коли дистанція між кораблями становить щонайменше 1000 метрів) навіть пряме влучення бомби чи ракети з ЯБЧ до одного з кораблів не змогло б зупинити ескадру. Нарешті, варто врахувати всяку відсутність боротьби за живучість кораблів, що зробило їх легкою жертвою пожеж та найскромніших пробоїн.

Відомо, що жертвами підводного вибуху "Бейкер" (потужністю 23 кт) стали чотири з восьми субмарин, що брали участь у випробуваннях. Згодом усі вони були підняті та повернуті до ладу!

Офіційна думка посилається на отримані пробоїни у тому міцному корпусі, проте це суперечить здоровому глузду. Російський письменник Олег Тесленко звертає увагу на невідповідність в описі пошкоджень човнів та способах їхнього піднесення. Для відкачування води необхідно спочатку загерметизувати відсіки затонулого корабля. Що малоймовірно у випадку з підводним човном, що має поверх міцного корпусу легкий (якщо вибухом зім'яло міцний корпус, значить, легкий корпус повинен перетворитися на суцільне місиво, чи не так? І як тоді пояснити їхнє швидке повернення до ладу?) У свою чергу, янкі відмовилися від підйому за допомогою понтонів: водолазам довелося б наражати свої життя на небезпеку, промиваючи канали під днищами субмарин для заводки тросів і стоячи годинами до пояса в радіоактивному мулі.

Достеменно відомо, що всі човни, що затонули, під час вибуху перебували в підводному положенні, отже запас їх плавучості становив близько 0,5%. При найменшому порушенні рівноваги (надходження всередину ~10 тонн води), вони відразу ж лягали на дно. Можливо, що згадка про пробоїни – вигадка. Така невелика кількість води могла надійти у відсіки крізь сальники та ущільнення висувних пристроїв – крапля за краплею. За кілька діб, коли до човнів дісталися рятувальники, ті вже поринули на дно лагуни.

Якби атака із застосуванням ЯО відбувалася в реальних бойових умовах, екіпаж негайно вжив би заходів щодо ліквідації наслідків вибуху та човна змогли б продовжити похід.

Наведені вище доводи підтверджені розрахунками, згідно з якими, сила вибуху обернено пропорційна третьому ступеню відстані. Тобто. навіть при застосуванні напівмегатонних тактичних боєприпасів (у 20 разів потужніших, ніж ті бомби, що були скинуті на Хіросіму та Бікіні), радіус поразки збільшиться лише у 2...2,5 рази. Що явно недостатньо для стрілянини "по площах" у надії, що ядерний вибух, де б він не стався, зможе завдати шкоди ескадрі супротивника.

Кубична залежність сили вибуху від відстані пояснює бойові пошкодження кораблів, отримані під час випробувань на Бікіні. На відміну від звичайних бомб і торпед, ядерні вибухи не змогли проломити протиторпедний захист, знищити тисячотонні конструкції та пошкодити внутрішні переборки. На відстані одного кілометра сила вибуху зменшується у мільярд разів. І нехай ядерний вибух був набагато потужнішим за вибух звичайної бомби, але, з урахуванням відстані, перевага ЯБП над конвенційною виявилася неочевидною.

Приблизно до тих самих висновків дійшли радянські військові фахівці після проведення серії ядерних тестів на Новій землі. Моряки розставили на шести радіусах дюжину бойових кораблів (списаних есмінців, тральщиків, трофейних німецьких підводних човнів) і підірвали на малій глибині ядерний заряд, еквівалентний конструкції СБЧ торпеди Т-5. Вперше (1955 р.) потужність вибуху склала 3,5 кт (проте, не забувайте про кубічну залежність сили вибуху від відстані!)

7 вересня 1957 р. в губі Чорної пролунав ще один вибух потужністю 10 кт. Через місяць провели третє випробування. Як і на атоле Бікіні, випробування проводилися в мілководному басейні, при великому скупченні кораблів.

Результати виявились передбачуваними. Навіть нещасні балії, серед яких були тральщики та есмінці часів Першої світової, продемонстрували завидну стійкість до ядерного вибуху.

"Якби на підводних човнах знаходилися екіпажі, то вони легко усунули б текти і човни зберегли б боєздатність, щоправда, за винятком С-81".

Члени комісії дійшли висновку, що якби субмарина атакувала торпедою із СБЧ конвой у такому ж складі, то в кращому разі потопила б лише одне судно чи корабель!

Б-9 за 30 год зависла на понтонах. Вода проникла усередину через пошкоджені сальники. Її підняли і через 3 дні привели у боєздатність. С-84, що знаходилася в надводному положенні, зазнала незначної шкоди. У носовий відсік С-19 через відкритий торпедний апарат потрапило 15 т води, але через 2 дні її впорядкували. "Грім" здорово розхитало ударною хвилею, з'явилися вм'ятини в надбудовах і димарі, але частина запущеної силової установки продовжувала працювати. Ушкодження "Куйбишева" були незначними; у "К. Лібкнехта" утворилася текти і його відвели на мілину. Механізми майже не постраждали.

Варто зауважити, що есмінець “К. Лібкнехт” (типу “Новик”, спущений на воду 1915 р.) вже мав текти у корпусі ДО проведення випробувань.

На Б-20 серйозних пошкоджень не знайшли, тільки через деякі трубопроводи, які з'єднували легкий та міцний корпуси, потрапила всередину вода. Б-22, як тільки продули баластові цистерни, благополучно випливла, а С-84, хоч і вціліла, але вийшла з ладу. З пошкодженнями легкого корпусу С-20 впорався б екіпаж, С-19 ремонту не потребувала. У "Ф. Митрофанова" та Т-219 ударна хвиля пошкодила надбудови, "П. Виноградов" збитків не зазнав. У есмінців знову пом'яло надбудови і димові труби, що стосується "Грумучого", то його механізми, як і раніше, працювали. Коротше, найбільше на "піддослідних" вплинули ударні хвилі, а світлове випромінювання - тільки на темну фарбу, виявлена ​​радіоактивність виявилася незначною.
- результати випробувань 7 вересня 1957 р., вибух на вежі на березі, потужність 10 кт.

10 жовтня 1957 р. відбулося чергове випробування - з нового підводного човна С-144 в губу Чорна випустили торпеду Т-5, що вибухнула на глибині 35 м. Той, що стояв всього за 240 м від епіцентру "Грозний", через якийсь час затонув. 218 (280 м) пішов за ним. На С-20 (310 м) затопило кормові відсіки, і вона із сильним диферентом пішла на дно; у С-84 (250 м) пошкодило обидва корпуси, що стало причиною її загибелі. Обидві перебували у позиційному положенні. Поставлений за 450 м від епіцентру "Розлючений" постраждав досить сильно, але затонув лише через 4 год. . У побитого "Громячого" з'явилися диферент на ніс і крен на лівий борт. Через 6 год його відбуксували на мілину, де він перебуває до цього дня. Б-22, що лежала на ґрунті за 700 м від місця вибуху, залишилася боєздатною; зберігся і тральщик Т-219. Варто врахувати, що кораблі, що найбільш постраждали, вже втретє зазнавали ударів "всезнищувальної зброї", а есмінці-"новики" вже неабияк зносилися за майже 40-річну службу.
- Журнал "Техніка - молоді" №3 за 1998 р.

Есмінець "Грум", верхнє фото було зроблено в 1991 році

"Живі мерці". Вплив радіації на екіпаж

Повітряні ядерні вибухи вважаються самоочищаються, т.к. Переважна більшість товарів розпаду вноситься в стратосферу і, згодом, розсіюється великий площі. З погляду радіаційного зараження місцевості набагато небезпечніший підводний вибух, проте, це також не може становити небезпеку ескадрі: рухаючись 20-вузловим ходом, кораблі вже через півгодини покинуть небезпечну зону.

Найбільшу небезпеку становить сам спалах ядерного вибуху. Короткочасний імпульс гамма-квантів, поглинання яких клітинами людського тіла призводить до руйнування хромосом. Інше питання – наскільки потужним має бути цей імпульс, щоб викликати важку форму променевої хвороби серед членів екіпажу? Радіація, безперечно, небезпечна і шкідлива для людського організму. Але якщо згубні наслідки радіації виявляться лише за кілька тижнів, місяць, або навіть через рік? Чи це означає, що екіпажі атакованих кораблів не зможуть продовжити виконання завдання?

Лише статистика: під час випробувань на ат. Бікіні безпосередніми жертвами ядерного вибуху стала третина піддослідних тварин. 25% загинули від впливу ударної хвилі та світлового випромінювання (очевидно, перебували на верхній палубі), ще близько 10% померли згодом від променевої хвороби.

Статистика випробувань Новій Землі показує таке.

На палубах та у відсіках кораблів-мішеней знаходилося 500 кіз та овець. З тих, хто не був миттєво вбитий спалахом і ударною хвилею, важка форма променевої хвороби була відзначена лише у дванадцяти парнокопитних.

З цього випливає, що основні фактори, що вражають, при ядерному вибуху - світлове випромінювання і ударна хвиля. Радіація, хоч і становить загрозу життю та здоров'ю, не здатна призвести до швидкої масової загибелі членів екіпажу.

Ці дані було покладено основою суворого розрахунку: “живі мерці” стануть біля штурвалів приречених кораблів і поведуть ескадру в останній похід.

Відповідні вимоги було розіслано до всіх КБ. Обов'язковою умовою при проектуванні кораблів стала наявність протиатомного захисту (ПАЗ). Скорочення кількості отворів у корпусі та надлишковий тиск у відсіках, що перешкоджає попаданню на борт радіоактивних опадів.

Отримавши дані про ядерні випробування, заворушилися у штабах. Через війну народилося таке поняття, як “протиатомний ордер”.

Сказали своє слово медики – були створені спеціальні інгібітори та антидоти (йодид калію, цистамін), що послаблюють вплив радіації на людський організм, що зв'язують вільні радикали та іонізовані молекули, що прискорюють процес виведення з організму радіонуклідів.

Тепер атака із застосуванням ЯБЧ не зупинить конвой, що доставляє бойову техніку та підкріплення з Нью-Йорка до Роттердама (відповідно до відомого сценарію Третьої світової). Кораблі, що прорвалися крізь ядерний вогонь, висадять десант на ворожому березі і нададуть йому вогневу підтримку крилатими ракетами та артилерією.

Застосування ЯБЧ нездатне вирішити питання з відсутністю цілей і не гарантує перемоги в морському бою. Для досягнення бажаного ефекту (заподіяння тяжких ушкоджень) потрібно підривати заряд у безпосередній близькості від ворожого корабля. У цьому сенсі ЯО мало відрізняється від конвенційної зброї.

Джерела:
"Техніка – молоді" №3 за 1998 рік.
Олег Тесленко. "Кораблі сильніші за атомний вибух!"

Базисною хвилею називається кільцева хмара, що клубиться, яка утворюється при обрушенні водяного стовпа і поширюється в радіальному напрямку і за вітром. Базова хвиля містить радіоактивні речовини і є джерелом гамма-випромінювання. У міру поширення базисна хвиля піднімається вгору і зливається з хмарою султана, набуваючи вигляду хмари, з якої, як правило, ви падає радіоактивний дощ.

В результаті викиду у повітря величезної маси води та подальшого її падіння утворюється, як і при надводному вибуху, серія гравітаційних поверхневих хвиль.

Область підводного вибуху, що світиться, може не спостерігатися, а світлове випромінювання як вражаючий фактор практичного значення не має.

Проникаюча радіація майже повністю поглинається товщою водою та водяними парами.

При підводному вибуху відбувається сильне зараження води, атмосфери, кораблів та берегової смуги внаслідок випадання радіоактивних речовин із водяного стовпа, хмари вибуху та базисної хвилі.

Основним вражаючим чинником підводного вибуху є ударна хвиля.

Підводний вибух доцільно здійснювати для ураження кораблів усіх класів, у тому числі підводних човнів у підводному положенні, а також для руйнування гідротехнічних споруд, мінно-мережевих та протидесантних загороджень, встановлених у воді та біля берегової межі, коли немає необхідності уникати сильного радіоактивного зараження води, кораблів та берегової смуги.

Підземним називається вибух,виготовлений під землею. Підземний вибух може бути зроблений на глибині, при якій відбувається викид ґрунту, або без істотного порушення поверхні ґрунту (камуфлетний вибух).

При підземному вибуху з викидом ґрунту утворюється лійка, що має більший діаметр та глибину, ніж при наземному вибуху. При такому вибуху утворюється радіоактивна хмара, яка, як правило, не набуває характерної грибоподібної форми і має значно темніше забарвлення, ніж хмара наземного вибуху. Світлове випромінювання повністю поглинається ґрунтом, а інтенсивність проникаючої радіації зі збільшенням глибини вибуху швидко знижується та втрачає практичне значення.

Хмара підземного ядерного вибуху

Ступінь радіоактивного зараження місцевості в районі підземного вибуху та на сліді хмари зі збільшенням глибини вибуху спочатку збільшується, а потім зменшується.

Основним вражаючим чинником підземного вибуху є сейсмовибухові хвилі в грунті. Підземний вибух доцільно здійснювати для руйнування особливо міцних підземних споруд, а вибух із викидом ґрунту - для утворення вирв і завалів (особливо у горах) в умовах, коли допустиме сильне радіоактивне зараження місцевості та об'єктів.

Висотним називається вибух, Виготовлений вище межі тропосфери. Висота межі тропосфери змінюється залежно від географічної широти від 8 до 18 км. Найменша висота висотного вибуху умовно прийнята 10 км.

При ядерних вибухах на висотах до 25 - 30 км вражаючими чинниками є ударна хвиля, світлове випромінювання і радіація. Зі збільшенням висоти вибуху внаслідок розрідження атмосфери ударна хвиля значно слабшає, а роль світлового випромінювання та проникаючої радіації зростає.

Специфічними вражаючими факторами висотного вибуху є рентгенівське випромінювання і газовий потік (розлітається з великою швидкістю речовина конструкції боєприпасу, що випарувалася). Їхня вражаюча дія найбільш істотна при вибухах на висоті понад 60 км. Радіоактивне зараження поверхні землі при висотних ядерних вибухах практично відсутнє.

Висотний ядерний вибух здійснюється для знищення в польоті повітряних та космічних засобів нападу противника (головних частин балістичних ракет, крилатих ракет, літаків та ін.).

Питання №4. Потужність ядерних боєприпасів.

Ядерна зброя має колосальну потужність. При розподілі урану масою порядку кілограма звільняється така ж кількість енергії, як під час вибуху тротилу масою близько 20 тисяч тонн. Термоядерні реакції синтезу є ще енергоємнішими. Потужність вибуху ядерних боєприпасів прийнято виміряти в одиницях тротилового еквівалента. Тротиловий еквівалент - це маса тринітротолуолу, яка б забезпечила вибух, за потужністю еквівалентний вибуху даного ядерного боєприпасу. Зазвичай він вимірюється в кілотоннах (кТ) чи мегатоннах (МгТ).

Залежно від потужності ядерні боєприпаси ділять на калібри:

Надмалий (менше 1кТ)

Малий (від 1 до 10 кТ)

Середній (від 10 до 100 кТ)

Великий (від 100 кТ до 1 МгТ)

Надвеликий (понад 1 МгТ)

Термоядерними зарядами комплектуються боєприпаси надвеликого, великого та середнього калібрів; ядерними – надмалого, малого та середнього калібрів, нейтронними – надмалого та малого калібрів.

Питання № 5. Вражаючі чинники ядерного вибуху.

Вражаюча дія ядерного вибуху визначається механічним впливом ударної хвилі, тепловим впливом світлового випромінювання, радіаційним впливом проникаючої радіації та радіоактивного зараження. Для деяких елементів об'єктів вражаючим фактором є електромагнітне випромінювання (електромагнітний імпульс) ядерного вибуху.

Розподіл енергії між вражаючими факторами ядерного вибуху залежить від виду вибуху та умов, у яких він відбувається. При вибуху в атмосфері приблизно 50% енергії вибуху витрачається на утворення ударної хвилі, 30 - 40% - на світлове випромінювання, до 5% - на радіацію, що проникає, і електромагнітний імпульс і до 15% -на радіоактивне зараження.

Для нейтронного вибуху характерні ті ж вражаючі фактори, проте дещо по-іншому розподіляється енергія вибуху: 8 - 10% - на утворення ударної хвилі, 5 - 8% - на світлове випромінювання і близько 85% витрачається на утворення нейтронного та гамма-випромінювань (проникає радіації).

Дія вражаючих чинників ядерного вибуху людей і елементи об'єктів відбувається одночасно і різниться за тривалістю впливу, характеру і масштабам поразки.

Ядерний вибух здатний миттєво знищити або вивести з ладу незахищених людей, відкрито техніку, споруди та різні матеріальні засоби.

Основними факторами ядерного вибуху є:

Ударна хвиля

Світлове випромінювання

Проникаюча радіація

Радіоактивне зараження місцевості

Електромагнітний імпульс

Ударна хвиля

Найчастіше є основним вражаючим чинником ядерного вибуху. За своєю природою вона подібна до ударної хвилі звичайного вибуху, але діє більш тривалий час і має набагато більшу руйнівну силу. Ударна хвиля ядерного вибуху може на значній відстані від центру вибуху завдавати поразкам людям, руйнувати споруди та пошкоджувати бойову техніку.

Ударна хвиля являє собою область сильного стиснення повітря, що поширюється з великою швидкістю на всі боки від центру вибуху. Швидкість поширення залежить від тиску повітря у фронті ударної хвилі; поблизу центру вибуху вона у кілька разів перевищує швидкість звуку, але із збільшенням відстані від місця вибуху різко падає.

За перші 2 сек ударна хвиля проходить близько 1000 м, за 5 сек – 2000 м, за 8 сек – близько 3000 м.

Це служить обґрунтуванням нормативу N5 ЗОМП "Дії при спалаху ядерного вибуху": добре - 2 сек, добре - 3 сек, задовільно-4 сек.

Вкрай важкі контузії та травмиу людей виникають при надмірному тиску понад 100 кПа (1 кгс/см2). Відзначаються розриви внутрішніх органів, переломи кісток, внутрішні кровотечі, струс мозку, тривала непритомність. Розриви спостерігаються в органах, що містять велику кількість крові (печінка, селезінка, нирки), наповнених газом (легкі, кишечник) або мають порожнини, наповнені рідиною (шлуночки головного мозку, сечовий та жовчний міхури). Ці травми можуть призвести до смерті.

Важкі контузії та травмиможливі при надмірному тиску від 60 до 100 кПа (від 0,6 до 1,0 кгс/см 2). Вони характеризуються сильною контузією всього організму, втратою свідомості, переломами кісток, кровотечею з носа та вух; можливі пошкодження внутрішніх органів та внутрішні кровотечі.

Ураження середньої тяжкостівиникають при надмірному тиску 40 - 60 кПа (0,4-0,6 кгс/см2). При цьому можуть бути вивихи кінцівок, контузія головного мозку, пошкодження органів слуху, кровотеча з носа та вух.

Легкі поразкинаступають при надмірному тиску 20 - 40 кПа (0,2-0,4 кгс/см 2). Вони виражаються в швидкоплинних порушеннях функцій організму (дзвін у вухах, запаморочення, головний біль). Можливі вивихи, забиті місця.

Надлишковий тиск у фронті ударної хвилі 10 кПа (0,1 кгс/см 2 ) і менше для людей і тварин, розташованих поза укриттями, вважаються безпечними.

Радіус ураження уламками будівель, особливо уламками скла, що руйнуються при надмірному тиску більше 2 кПа (0,02 кгс/см 2 ) може перевищувати радіус безпосереднього ураження ударною хвилею.

Гарантований захист людей від ударної хвилі забезпечується при укритті їх у сховищах. За відсутності притулків використовуються протирадіаційні укриття, підземні виробки, природні укриття та рельєф місцевості.

Механічне вплив ударної хвилі. Характер руйнування елементів об'єкта (предметів) залежить від навантаження, що створюється ударною хвилею, та реакції предмета на дію цього навантаження.

Загальну оцінку руйнувань, спричинених ударною хвилею ядерного вибуху, прийнято давати за ступенем важкості цих руйнувань. Для більшості елементів об'єкта, як правило, розглядаються три ступені - слабке, середнє та сильне руйнування. Для житлових та промислових будівель береться зазвичай четверта ступінь-повне руйнування. При слабкому руйнуванні, зазвичай, об'єкт не виходить з ладу; його можна експлуатувати негайно чи після незначного (поточного) ремонту. Середнім руйнуванням зазвичай називають руйнування головним чином другорядних елементів об'єкта. Основні елементи можуть деформуватися та пошкоджуватися частково. Відновлення можливе силами підприємства шляхом проведення середнього чи капітального ремонту. Сильне руйнування об'єкта характеризується сильною деформацією чи руйнацією його основних елементів, у результаті об'єкт виходить із ладу і може бути відновлено.

Стосовно цивільних та промислових будівель ступеня руйнування характеризуються наступним станом конструкції.

Слабка руйнація.Руйнюються віконні та дверні заповнення та легкі перегородки, частково руйнується покрівля, можливі тріщини у стінах верхніх поверхів. Підвали та нижні поверхи зберігаються повністю. Перебувати в будівлі безпечно, вона може експлуатуватися після проведення поточного ремонту.

Середня руйнаціяпроявляється у руйнуванні дахів та вбудованих елементів-утренніх перегородок, вікон, а також у виникненні тріщин у стінах, обваленні окремих ділянок горищних перекриттів та стін верхніх поверхів. Підвали зберігаються. Після розчищення та ремонту може бути використана частина приміщень нижніх поверхів. Відновлення будівель можливе під час проведення капітального ремонту.

Сильне руйнуванняхарактеризується руйнуванням несучих конструкцій та перекриттів верхніх поверхів, утворенням тріщин у стінах та деформацією перекриттів нижніх поверхів. Використання приміщень стає неможливим, а ремонт та відновлення найчастіше недоцільним.

Повна руйнація.Руйнуються всі основні елементи будівлі, включаючи і несучі конструкції. Використовувати будинки неможливо. Підвальні приміщення при сильних та повних руйнуваннях можуть зберігатися і після розбору завалів частково використовуватись.

Найбільші руйнування отримують наземні будівлі, розраховані на власну вагу та вертикальні навантаження, стійкіші заглиблені та підземні споруди. Будівлі з металевим каркасом середні руйнування отримують при 20 - 40 кПа, а повні - при 60-80 кПа, цегляні будівлі - при 10 - 20 і 30 - 40, будівлі дерев'яні - при 10 і 20 кПа відповідно. Будинки з великою кількістю прорізів більш стійкі, тому що в першу чергу руйнуються заповнення прорізів, а несучі конструкції при цьому зазнають меншого навантаження. Руйнування скління у будинках відбувається при 2-7 кПа.

Обсяг руйнувань у місті залежить від характеру будівель, їх поверховості та щільності забудови. При щільності забудови 50% тиск ударної хвилі на будівлі може бути меншим (на 20 - 40%), ніж на будівлі, що стоять на відкритій місцевості, на такій відстані від центру вибуху. При щільності забудови менше 30% екрануюча дія будівель незначна і не має практичного значення.

Енергетичне, промислове та комунальне обладнання може мати такі ступеня руйнувань.

Слабкі руйнування:деформації трубопроводів, їх ушкодження на стиках; пошкодження та руйнування контрольно-вимірювальної апаратури; пошкодження верхніх частин колодязів на водо-, тепло- та газових мережах; окремі розриви на лінії електропередач (ЛЕП); пошкодження верстатів, які потребують заміни електропроводки, приладів та інших пошкоджених деталей.

Середні руйнування:окремі розриви та деформації трубопроводів, кабелів; деформації та пошкодження окремих опор ЛЕП; деформація та зміщення на опорах цистерн, руйнування їх вище за рівень рідини;

ушкодження верстатів, які потребують капітального ремонту.

Сильні руйнування:масові розриви трубопроводів, кабелів та руйнування опор ЛЕП та інші руйнування, які не можна усунути при капітальному ремонті.

Найбільш стійкі підземні енергетичні мережі. Газові, водопровідні та каналізаційні підземні мережі руйнуються лише за наземних вибухах у безпосередній близькості від центру при тиску ударної хвилі 600 - 1500 кПа. Ступінь та характер руйнування трубопроводів залежать від діаметра та матеріалу труб, а також від глибини прокладки. Енергетичні мережі в будинках, як правило, виходять з ладу при руйнуванні елементів забудови. Повітряні лінії зв'язку та електропроводок отримують сильні руйнування при 80 - 120 кПа, при цьому лінії, що проходять у радіальному напрямку від центру вибуху, ушкоджуються меншою мірою, ніж лінії, що проходять перпендикулярно до напряму поширення ударної хвилі.

Верстатне обладнанняпідприємств руйнується при надмірному тиску 35 - 70 кПа. Вимірювальне обладнання - при 20 - 30 кПа, а найбільш чутливі прилади можуть пошкоджуватися при 10 кПа і навіть 5 кПа. При цьому необхідно враховувати, що при обваленні конструкцій будівель також руйнуватиметься обладнання.

Для гідровузлівнайбільш небезпечними є надводний та підводний вибухи з боку верхнього б'єфу. Найбільш стійкі елементи гідровузлів – бетонні та земляні греблі, які руйнуються при тиску понад 1000 кПа. Найбільш слабкі - гідрозатвори водозливних гребель, електричне обладнання та різні надбудови.

Ступінь руйнувань (ушкоджень) транспортних засобів залежить від їхнього положення щодо спрямування поширення ударної хвилі. Засоби транспорту, розташовані бортом до напрямку дії ударної хвилі, як правило, перекидаються і зазнають більших пошкоджень, ніж машини, звернені до вибуху передньою частиною. Завантажені та закріплені засоби транспорту мають менший ступінь ушкодження. Більш стійкими елементами є двигуни. Наприклад, при сильних ушкодженнях двигуни автомашин пошкоджуються незначно, і машини здатні рухатися своїм ходом.

Найбільш стійкі до впливу ударної хвилі морські та річкові судна та залізничний транспорт. При повітряному чи надводному вибуху пошкодження суден відбуватиметься головним чином під впливом повітряної ударної хвилі. Тому ушкоджуються в основному надводні частини суден - палубні надбудови, щогли, радіолокаційні антени і т. д. Котли, витяжні пристрої та інше внутрішнє обладнання пошкоджуються ударною хвилею, що затікає всередину. Транспортні судна одержують середні ушкодження при тисках 60-80 кПа. Залізничний рухомий склад може експлуатуватися після впливу надлишкових тисків: вагони – до 40 кПа, тепловози – до 70 кПа (слабкі руйнування).

Літаки-найбільш уразливі об'єкти, ніж інші транспортні засоби. Навантаження, створювані надлишковим тиском 10 кПа, достатні для того, щоб утворилися вм'ятини в обшивці літака, деформувалися крила та стрінгери, що може призвести до тимчасового зняття з польотів.

Повітряна ударна хвиля діє на рослини. Повне пошкодження лісового масиву спостерігається при надмірному тиску, що перевищує 50 кПа (0,5 кгс/см2). Дерева при цьому вириваються з коренем, ламаються та відкидаються, утворюючи суцільні завали. При надмірному тиску від 30 до 50 кПа (03,- 0,5 кгс/см 2 ) пошкоджується близько 50 % дерев (завали також суцільні), а при тиску від 10 до 30 кПа (0,1 - 0,3 кгс/см 2) -до 30% дерев. Молоді дерева більш стійкі до впливу ударної хвилі, ніж старі та стиглі.

Питання №6. Світлове випромінювання.

За своєю природою світлове випромінювання ядерного вибуху - сукупність видимого світла та близьких до нього за спектром ультрафіолетових та інфрачервоних променів. Джерело світлового випромінювання - область вибуху, що світиться, що складається з нагрітих до високої температури речовин ядерного боєприпасу, повітря і ґрунту (при наземному вибуху). Температура області, що світиться, протягом деякого часу порівнянна з температурою поверхні сонця (максимум 8000 - 10000 і мінімум 1800 ° С). Розміри області, що світиться, і її температура швидко змінюються в часі. Тривалість світлового випромінювання залежить від потужності та виду вибуху і може тривати до десятків секунд. При повітряному вибуху ядерного боєприпасу потужністю 20 кт світлове випромінювання триває 3 с, термоядерного заряду 1Мт – 10с. Вражаюча дія світлового випромінювання характеризується світловим імпульсом. Світловим імпульсомназивається відношення кількості світлової енергії до площі освітленої поверхні, розташованої перпендикулярно до поширення світлових променів. Одиниця світлового імпульсу – джоуль на квадратний метр (Дж/м2) або калорія на квадратний сантиметр (кал/см2).

1 Дж/м 2 = 23,9 * 10-6кал/см 2; 1 кДж/м 2 = 0,0239 кал/см 2; 1 кал/см2 = 40 кДж/м2. Світловий імпульс залежить від потужності та виду вибуху, відстані від центру вибуху та ослаблення світлового випромінювання в атмосфері, а також від екрануючого впливу диму, пилу, рослинності, нерівностей місцевості тощо.

При наземних та надводних вибухах світловий імпульс на тих самих відстанях менший, ніж при повітряних вибухах такої ж потужності. Це тим, що світловий імпульс випромінює півсфера, хоча й більшого діаметра, ніж за повітряному вибуху. Що ж до поширення світлового випромінювання, то велике значення мають інші чинники. По-перше, частина світлового випромінювання поглинається шарами водяної пари та пилу безпосередньо в районі вибуху. По-друге, більша частина світлових променів, перш ніж досягти об'єкта на поверхні землі, повинна буде пройти повітряні шари, розташовані близько до земної поверхні. У цих найбільш насичених шарах атмосфери відбувається значне поглинання світлового випромінювання молекулами водяної пари та двоокису вуглецю; розсіювання внаслідок наявності в повітрі різних частинок тут також значно більше. Крім того, необхідно враховувати рельєф місцевості. Кількість світлової енергії, що досягає об'єкта, що знаходиться на певній відстані від наземного вибуху, може становити для малих відстаней близько трьох чвертей, а на більших половину імпульсу при повітряному вибуху такої ж потужності.

При підземних чи підводних вибухах поглинається майже все світлове випромінювання.

При ядерному вибуху на висоті рентгенівські промені, випромінювані виключно сильно нагрітими продуктами вибуху, поглинаються великими товщами розрідженого повітря. Тому температура вогняної кулі (значно більших розмірів, ніж за повітряного вибуху) нижче. Для висот близько 30-100 км на світловий імпульс витрачається близько 25-35% всієї енергії вибуху.

Зазвичай для цілей розрахунку користуються табличними даними залежностей світлових імпульсів від потужності та виду вибуху та відстані від центру (епіцентру) вибуху. Ці дані наведені для прозорого повітря з урахуванням можливості розсіювання і поглинання атмосферою енергії світлового випромінювання.

Оцінюючи світлового імпульсу необхідно враховувати можливість впливу відбитих променів. Якщо земна поверхня добре відбиває світло (сніговий покрив, суха трава, бетонне покриття та ін.), то пряме світлове випромінювання, що падає на об'єкт, посилюється відбитим. Сумарний світловий імпульс при повітряному вибуху може бути більшим за прямий в 1,5 - 2 рази. Якщо вибух відбувається між хмарами і землею, світлове випромінювання, відбите від хмар, діє об'єкти, закриті від прямого випромінювання.

Світловий імпульс, відбитий від хмар, може досягати половини прямого імпульсу.

Вплив світлового випромінювання на людей та сільськогосподарських тварин. Світлове випромінювання ядерного вибуху за безпосередньої дії викликає опіки відкритих ділянок тіла, тимчасове засліплення чи опіки сітківки очей. Можливі вторинні опіки, що виникають від полум'я палаючих будівель, споруд, рослинності,

запаленого або тліючого одягу.

Незалежно від причин виникнення, опіки поділяють за тяжкістю ураження організму.

Опіки першого ступенявиражаються у хворобливості, почервонінні та припухлості шкіри. Вони не становлять серйозної небезпеки і швидко виліковуються без наслідків. При опіках другого ступеняутворюються міхури, заповнені прозорою білковою рідиною; при ураженні значних ділянок шкіри людина може втратити на деякий час працездатність і потребує спеціального лікування. Постраждалі з опіками першого та другого ступенів, що досягають навіть 50-60 % поверхні шкіри, зазвичай одужують. Опіки третього ступеняхарактеризуються омертвінням шкіри з частковим ураженням паросткового шару. Опіки четвертого ступеня:омертвіння шкіри та глибших шарів тканин (підшкірної клітковини, м'язів, сухожиль кісток). Поразка опіками третього та четвертого ступеня значної частини шкірного покриву може призвести до смертельного результату. Одяг людей та вовняний покрив тварин захищає шкіру від опіків. Тому опіки частіше бувають у людей на відкритих частинах тіла, а у тварин - на ділянках тіла, вкритих коротким та рідким волоссям. Імпульси світлового випромінювання, необхідні ураження шкіри тварин, покритої волосяним покривом, вищі.

Ступінь опіків світловим випромінюванням закритих ділянок шкіри залежить від характеру одягу, його кольору, щільності та товщини. Люди, одягнені у вільний одяг світлих тонів, одяг із вовняних тканин, зазвичай менше уражені світловим випромінюванням, ніж люди, одягнені в щільно прилеглий одяг темного кольору або прозорий, особливо одяг із синтетичних матеріалів.

Велику небезпеку для людей та сільськогосподарських тварин становлять пожежі, що виникають на об'єктах народного господарства внаслідок впливу світлового випромінювання та ударної хвилі. За даними іноземного друку, у містах Хіросіма та Нагасакі приблизно 50% усіх смертельних випадків було викликано опіками; їх 20 - 30 % - безпосередньо світловим випромінюванням і 70 - 80 % - опіками від пожеж.

Поразка очей людини може бути у вигляді тимчасового засліплення - під впливом яскравого світлового спалаху. У сонячний день засліплення триває 2 - 5 хв, а вночі, коли зіниця сильно розширена і через неї проходить більше світла, - до 30 хв і більше. Більш важка (необоротна) поразка – опік очного дна – виникає у тому випадку, коли людина чи тварина фіксує свій погляд на спалаху вибуху. Такі незворотні ураження виникають в результаті концентрованого (фокусованого кришталиком ока) на сітківку ока прямо падаючого потоку світлової енергії в кількості, достатньому для опіку тканин. Концентрація енергії, достатньої для опіку сітківки, може відбутися і на таких відстанях від місця вибуху, на яких інтенсивність світлового випромінювання мала і не викликає опіків шкіри. У при випробувальному вибуху потужністю близько 20 кт відзначили випадки опіку сітківки з відривом 16 км від епіцентру вибуху, з відривом, де прямий світловий імпульс становив приблизно 6 кДж/м 2 (0,15 кал/см 2 ). При закритих очах тимчасове засліплення та опіки очного дна виключаються.

Захист від світлового випромінювання більш простий, ніж від інших факторів, що вражають. Світлове випромінювання поширюється прямолінійно. Будь-яка непрозора перешкода, будь-який об'єкт, що створює тінь, можуть бути захистом від нього. Використовуючи для укриття ями, канави, бугри, насипи, простінки між вікнами, різні види техніки, крони дерев і т. п., можна значно послабити або уникнути опіків від світлового випромінювання. Повний захист забезпечують притулки та протирадіаційні укриття.

Теплова дія на матеріали. Енергія світлового імпульсу, падаючи поверхню предмета, частково відбивається його поверхнею, поглинається ним і проходить крізь нього, якщо предмет прозорий. Тому характер (ступінь) ураження елементів об'єкта залежить як від світлового імпульсу та часу його дії, так і від щільності, теплоємності, теплопровідності, товщини, кольору, характеру обробки матеріалів, розташування поверхні до падаючого світлового випромінювання - всього, що визначатиме ступінь поглинання світлової енергії ядерний вибух.

Світловий імпульс і час висвічування світлового випромінювання залежить від потужності ядерного вибуху. При тривалій дії світлового випромінювання відбувається більший відтік тепла від освітленої поверхні в глиб матеріалу, отже, для нагрівання її до тієї ж температури, що і при короткочасному освітленні, потрібна більша кількість світлової енергії. Тому, що вищий тротиловий еквівалент, то більший світловий імпульс потрібно для займання матеріалу. І, навпаки, рівні світлові імпульси можуть викликати більші поразки при менших потужностях вибухів, оскільки час їхнього висвічування менше (спостерігаються на менших відстанях), ніж при вибухах великої потужності.

Теплова дія проявляється тим сильніше в поверхневих шарах матеріалу, чим вони тонші, менш прозорі, менш теплопровідні, чим менше їх перетин і менше питома вага. Однак, якщо світлова поверхня матеріалу швидко темніє в початковий період дії світлового випромінювання, решту світлової енергії вона поглинає в більшій кількості, як і матеріал темного кольору. Якщо ж під дією випромінювання на поверхні матеріалу утворюється велика кількість диму, то його дію, що екранує, послаблює загальний вплив випромінювання.

До матеріалів і предметів, здатних легко спалахувати від світлового випромінювання, відносяться: горючі гази, папір, суха трава, солома, сухе листя, стружка, гума та гумові вироби, пиломатеріали, дерев'яні споруди.

Пожежі на об'єктах та в населених пунктах виникають від світлового випромінювання та вторинних факторів, спричинених впливом ударної хвилі. Найменший надлишковий тиск, у якому можуть виникнути пожежі від вторинних причин, - 10 кПа (0,1 кгс/см 2 ). Загоряння матеріалів може спостерігатися при світлових імпульсах 125 кДж (3 кал/см2) та більше. Ці імпульси світлового випромінювання у ясний сонячний день спостерігаються значно більших відстанях, ніж надлишковий тиск у фронті ударної хвилі 10 кПа.

Так, при повітряному ядерному вибуху потужністю 1 Мт у ясну сонячну погоду дерев'яні будівлі можуть спалахувати на відстані до 20 км від центру вибуху, автотранспорт - до 18 км, суха трава, сухе листя та гнила деревина в лісі - до 17 км. Тоді як дія надлишкового тиску 10 кПа для цього вибуху відзначається на відстані 11 км. Великий вплив на виникнення пожеж має наявність горючих матеріалів на території об'єкта і всередині будівель та споруд. Світлові промені на близьких відстанях від центру вибуху падають під великим кутом до землі; на великих відстанях - майже паралельно поверхні землі. У цьому випадку світлове випромінювання проникає через засклені отвори в приміщення і може займатися горючими матеріалами, виробами та обладнанням у цехах підприємств. 2).

Поширення пожеж на об'єктах народного господарства залежить від вогнестійкості матеріалів, з яких зведено будинки та споруди, виготовлено обладнання та інші елементи об'єкта; ступеня пожежної небезпеки технологічних процесів, сировини та готової продукції; щільності та характеру забудови.

З точки зору проведення рятувальних робіт пожежі класифікують за трьома зонами: зона окремих пожеж, зона суцільних пожеж і зона горіння і тління в завалах. Зона пожеж представляє територію, в межах якої внаслідок дії зброї масового ураження та інших засобів нападу супротивника чи стихійного лиха виникли пожежі.

Зони окремих пожежє районами, ділянками забудови, на території яких пожежі виникають в окремих будівлях, спорудах. p align="justify"> Маневр формування між окремими пожежами без засобів теплового захисту можливий.

Зона суцільних пожеж - територія, на якій горить більшість будівель, що збереглися. Через цю територію неможливе проходження або знаходження на ній формувань без засобів захисту від теплового випромінювання або проведення спеціальних протипожежних заходів щодо локалізації або гасіння пожежі.

Зона горіння та тлінняв завалах є територією, на якій горять зруйновані будівлі та споруди I, II та III ступеня вогнестійкості. Вона характеризується сильним задимленням: виділенням окису вуглецю та інших токсичних газів та тривалим (до кількох діб) горінням у завалах. Суцільні пожежі можуть розвинутися в вогневий шторм, що є особливою формою пожежі. Вогневий штормхарактеризується потужними висхідними вгору потоками продуктів згоряння і нагрітого повітря, що створюють умови для ураганного вітру, що дме з усіх боків до центру району зі швидкістю 50-60 км/год і більше. Утворення вогняних штормів можливе на ділянках із щільністю забудови будинками та спорудами III, IV та V ступеня вогнестійкості не менше 20 %. Наслідком займистої дії світлового випромінювання можуть бути великі лісові пожежі. Виникнення та розвиток пожеж у лісі залежить від пори року, метеорологічних умов та рельєфу місцевості. Суха погода, сильний вітер та рівна місцевість сприяють поширенню пожежі. Листяний ліс влітку, коли дерева мають зелене листя, спалахує не так швидко і горить із меншою інтенсивністю, ніж хвойний. Восени світлове випромінювання послаблюється кронами менше, а наявність сухого опалого листя та сухої трави сприяє виникненню та поширенню низових пожеж. У зимових умовах можливість виникнення пожеж зменшується через наявність снігового покриву.

Питання № 7. Проникаюча радіація.

Для повного розуміння радіаційних поразок необхідно знати їх основні визначення та одиниці їх виміру.

Радіоактивністьце мимовільне перетворення ядер атомів з випромінюванням іонізуючого випромінювання. Для вимірювання активності радіоактивної речовини у Міжнародній системі одиниць СІ встановлена ​​одиниця – беккерель (Бк); I Бк = I розпад/с. Позасистемна одиниця активності – кюрі (Кі); I Кі = 3,7-10 10 Бк.

Період напіврозпадуцей час, протягом якого розпадається половина атомів радіоактивної речовини.

Проникаюча радіаціяце потік у-променів і нейтронів, що виділяються із зони ядерного вибуху і поширюються в повітрі на всі боки і викликає іонізацію атомів середовища.

Іонізуюче випромінювання- випромінювання, що утворюється при взаємодії із середовищем позитивних та негативних іонів.

Поглинена доза (D) - дозиметрична величина, що вимірюється кількістю енергії, поглиненої в одиниці маси речовини, що опромінюється. У системі СІ одиницею виміру поглиненої дози є Грей (Гр); 1 Гр = 1 Дж/кг речовини. Позасистемна одиниця-рад; 1 рад = 0,01 Гр.

Експозиційна доза(X) - це відношення сумарного заряду всіх іонів одного знака до маси повітря в зазначеному обсязі. Це кількісна характеристика загального випромінювання. У системі СІ одиницею експозиційної дози є кулон на кілограм (Кл/кг). Позасистемна одиниця експозиційної дози – рентген (Р); 1 Р = 2,58-104 Кл/кг.

Опромінення- Це процес взаємодії випромінювання з навколишнім середовищем.

При дії іонізуючих випромінювань на біологічну тканину відбувається руйнування молекул з утворенням хімічно активних вільних радикалів, що є пусковим механізмом ушкоджень внутрішньоклітинних структур і клітин. Пошкодження клітини призводить до її загибелі, або до порушення її функцій.

Променева хвороба- Це реакція організму людини на опромінення. Розрізняють гостру променеву хворобу (ОЛБ) та хронічну променеву хворобу (ХЛБ).

Форми променевої хвороби:

Костномозкова 1 - 10 Гр;

Кишкова 10 - 25 Гр;

Токсична (токсична) 25-50 Гр;

Церебральна 50 - 100 Гр.

Костномозкова форма має 4 ступеня тяжкості.

Променева хвороба 1 (легкого) ступенярозвивається за загальної дози одноразового опромінення 1-2 Гр (100-200 Р). Прихований період її тривалий, сягає 4 тижні і більше. Чи не різко виражені симптоми періоду розпалу хвороби.

Променева хвороба 2 ступеня (середньої тяжкості)виникає за загальної дози опромінення 2-4 Гр (200-400 Р). Реакція на опромінення зазвичай виражена н продовжується 1 - 2 діб. Прихований період сягає 2-3 тижні. Період виражених клінічних проявів не різко розвивається. Відновлення порушених функцій організму затягується на 2 місяці.

Променева хвороба III (важкого) ступенявиникає за загальної дози опромінення 4-6 Гр (400-600 Р). Початковий період зазвичай характеризується вираженою симптоматикою. Різко порушена діяльність центральної нервової системи, блювання виникає повторно і іноді набуває характеру неприборканої. Прихований період найчастіше триває 7-10 днів. Перебіг захворювання в період розпалу (триває 2-3 тижні) відрізняється значною тяжкістю. Різко порушено гемопоез. Виражений геморагічний синдром. Більш чітко виявляються симптоми, що свідчать про поразку центральної нервової системи. У разі сприятливого результату зникнення симптомів хвороби відбувається поступово, одужання дуже уповільнено (3-5 місяців).

Променева хвороба ІУ (вкрай тяжкого) ступенявиникає при опроміненні 6 Гр (600 Р) та більше. Вона характеризується ранньою бурхливою появою в перші хвилини і години важкої первинної реакції, що супроводжується неприборканою блювотою, адинамією, колапсом. Початковий період хвороби без чіткої межі переходить у період розпалу, що відрізняється рисами септичного характеру, швидким пригніченням кровотворення (аплазія кісткового мозку, панцитопенія), раннім виникненням геморагії та інфекційних ускладнень (у перші дні).

При збільшенні потужності ядерного боєприпасу значно збільшуються радіуси впливу ударної хвилі та світлового випромінювання, тоді як радіус дії іонізуючого випромінювання незначно збільшується.

Ослаблення іонізуючого випромінювання здійснюється різними матеріалами, що використовуються як захист (бетон, ґрунт, дерево). Вони характеризуються шаром половинного ослаблення, тобто шаром, який зменшує інтенсивність впливу випромінювання на людину в 2 рази.

Радіоактивне зараження

Радіоактивне зараження людей, бойової техніки, місцевості та різних об'єктів при ядерному вибуху обумовлюється уламками поділу речовини заряду та непрореагованою частиною заряду, що випадають із хмари вибуху, а також наведеною радіоактивністю.

З часом активність осколків поділу швидко зменшується, особливо в перші години після вибуху. Так, наприклад, загальна активність уламків поділу при вибуху ядерного боєприпасу потужністю 20 кТ через один день буде в кілька тисяч разів менша, ніж через одну хвилину після вибуху.

При вибуху ядерного боєприпасу частина речовини заряду не піддається поділу, а випадає у своєму звичайному вигляді; розпад її супроводжується утворенням альфа-часток. Наведена радіоактивність обумовлена ​​радіоактивними ізотопами, що утворюються в ґрунті в результаті опромінення його нейтронами, що випускаються в момент вибуху ядрами атомів хімічних елементів, що входять до складу ґрунту. Ізотопи, що утворилися, як правило, бета-активні, розпад багатьох з них супроводжується гамма-випромінюванням. Періоди напіврозпаду більшості з радіоактивних ізотопів, що утворюються, порівняно невеликі-від однієї хвилини до години. У зв'язку з цим наведена активність може становити небезпеку лише в першу годину після вибуху і тільки в районі, близькому до його епіцентру.

Основна частина довгоживучих ізотопів зосереджена в радіоактивній хмарі, яка утворюється після вибуху. Висота підняття хмари для боєприпасу потужністю 10 кТ дорівнює 6 км, боєприпасу потужністю 10 МгТ вона становить 25 км. У міру просування хмари з нього випадають спочатку найбільші частинки, а потім все більш і більш дрібні, утворюючи шляхом руху зону радіоактивного зараження, так званий слід хмари. Розміри сліду залежать головним чином від потужності ядерного боєприпасу, а також від швидкості вітру і можуть досягати завдовжки кілька сотень і завширшки кількох десятків кілометрів.

Поразки внаслідок внутрішнього опромінення з'являються внаслідок потрапляння радіоактивних речовин усередину організму через органи дихання та шлунково-кишковий тракт. У цьому випадку радіоактивні випромінювання вступають у безпосередній контакт із внутрішніми органами та можуть викликати сильну променеву хворобу; характер захворювання залежатиме від кількості радіоактивних речовин, що потрапили до організму.

На озброєння, бойову техніку та інженерні споруди радіоактивні речовини не мають шкідливого впливу.

Питання №8. Електромагнітний імпульс.

Електромагнітний імпульс впливає насамперед на радіоелектронну та електронну апаратуру (пробою ізоляції, псування напівпровідникових приладів, перегорання запобіжників тощо). Електромагнітний імпульс є потужне електричне поле, що виникає на дуже короткий час.

На початку 90-х років у США почала зароджуватися концепція, згідно з якою збройні сили країни повинні мати не лише ядерні та звичайні озброєння, а й спеціальні засоби, які забезпечують ефективну участь у локальних конфліктах без заподіяння супротивнику зайвих втрат у живій силі та матеріальних цінностях.

Генератори Електромагнітних імпульсів (супер ЕМІ), як показують теоретичні роботи та проведені за кордоном експерименти, можна ефективно використовувати для виведення з ладу електронної та електротехнічної апаратури, для стирання інформації в банках даних та псування ЕОМ.

Теоретичні дослідження та результати фізичних експериментів показують, що ЕМІ ядерного вибуху може призвести не тільки до виходу з ладу напівпровідникових електронних пристроїв, а й до руйнування металевих провідників кабелів наземних споруд. Крім того, можливе поразка апаратури ШСЗ, що знаходяться на низьких орбітах.

Те, що ядерний вибух обов'язково супроводжуватиметься електромагнітним випромінюванням, було зрозуміло фізикам-теоретикам ще до першого випробування ядерного пристрою в 1945 році. Під час ядерних вибухів, що проводилися наприкінці 50-х - початку 60-х років, в атмосфері та космічному просторі наявність ЕМІ була зафіксована експериментально.

Створення напівпровідникових приладів, а потім і інтегральних схем, особливо пристроїв цифрової техніки на їх основі, і широке впровадження коштів у радіоелектронну військову апаратуру змусили військових фахівців по-іншому оцінити загрозу ЕМІ. З 1970 року питання захисту зброї та військової техніки від ЕМІ стали розглядатися міністерством оборони США як такі, що мають найвищу пріоритетність.

Механізм генерації ЕМІ ось у чому. При ядерному вибуху виникають гамма та рентгенівське випромінювання, і утворюється потік нейтронів. Гамма-випромінювання, взаємодіючи з молекулами атмосферних газів, вибиває їх так звані комптонівські електрони. Якщо вибух здійснюється на висоті 20-40 км., ці електрони захоплюються магнітним полем Землі і, обертаючись щодо силових ліній цього поля, створюють струми, що генерують ЕМІ. У цьому полі ЕМІ когерентно підсумовується до земної поверхні, тобто. магнітне поле Землі виконує роль, подібну до фазованої антеної решітки. В результаті цього різко збільшується напруженість поля, а, отже, і амплітуда ЕМІ в районах на південь і на північ від епіцентру вибуху. Тривалість цього процесу з вибуху від 1 - 3 до 100 нс.

На наступній стадії, що триває приблизно від 1 мкс до 1 с, ЕМІ створюється комптонівськими електронами, вибитими з молекул багаторазово відбитим гамма-випромінюванням і за рахунок непружного зіткнення цих електронів з потоком нейтронів, що випускаються при вибуху. Інтенсивність ЕМІ при цьому виявляється приблизно на три порядки нижче, ніж на першій стадії.

На кінцевій стадії, що займає період часу після вибуху від 1 до декількох хвилин, ЕМІ генерується магнитогидродинамическим ефектом, що породжується обуреннями магнітного поля Землі струмопровідною вогненною кулею вибуху. Інтенсивність ЕМІ на цій стадії дуже мала і становить кілька десятків вольт на кілометр.

Питання № 9. Коротка характеристика вогнища ядерної поразки.

Вогнищем ядерної поразки (ОЯП)називається територія, в межах якої внаслідок впливу вражаючих факторів ядерного вибуху відбулися масові ураження людей, сільськогосподарських тварин, руйнування чи пошкодження будівлі та споруди.

Зовнішнім кордоном ОЯП вважається умовна лінія біля, де надлишковий тиск у фронті ударної хвилі становить 10 кПа.

Розміри вогнища залежить від: потужності застосованого боєприпасу, виду вибуху, характеру забудови, рельєфу території.

Умовно ОЯП ділять на чотири зони: повних, сильних, середніх та слабких руйнувань.

Зона повних руйнуваньобмежується умовною лінією з надлишковим тиском зовнішньої межі фронту ударної хвилі 50 кПа. У цій зоні повністю руйнуються житлові та промислові будівлі, пошкоджується більшість укриттів та притулків, ступінь захисту яких виявиться нижчим від значень надлишкового тиску в точці їх знаходження. Руйнюються та ушкоджуються підземні мережі комунально-енергетичного господарства. У незахищених людей виникають украй тяжкі травми, які характеризуються широким діапазоном уражень (ушкодження внутрішніх органів, переломи кісток, шок, контузії, крововилив у мозок).

У цій зоні величина світлового імпульсу перевищує 2000 кДж/м, що призводить до оплавлення, обвуглювання матеріалів. Люди, що знаходяться на відкритій місцевості, за впливу світлового випромінювання отримають вкрай тяжкі опіки. Вражаюча дія проникаючої радіації ними сягає 500 Р і більше. При наземному ядерному вибуху спостерігається також сильне радіоактивне зараження місцевості в районі центру вибуху.

Для зони характерні масові втрати серед неприхованого населення. Неураженими залишаться люди, які перебувають у добре обладнаних і досить заглиблених сховищах. У зоні повних руйнувань рятувальні роботи проводяться в дуже складних умовах і включають розчищення завалів та вилучення людей із завалених сховищ. Умови роботи масових медичних формувань (СД) вкрай несприятливі, а ОПМ відсутні.

Зона сильних руйнуваньутворюється при надмірному тиску у фронті ударної хвилі від 50 до 30 кПа. У цій зоні наземні будівлі та споруди зазнають сильних пошкоджень, руйнуються частини стін та перекриттів. Притулку, більшість укриттів підвального типу та підземні мережі комунально-енергетичного господарства, як правило, зберігаються. Внаслідок руйнування будівель утворюються суцільні або місцеві завали. Від світлового випромінювання виникають суцільні (палаючі будівлі) і масові (понад 25% палаючих будівель) пожежі. Люди, що знаходяться на відкритій місцевості, від ударної хвилі зазнають пошкоджень середньої тяжкості. Там може впливати світловий імпульс (40 чи 2000-1600 кдж/м), що може призвести до виникнення опіків I1Т-IУ ступеня. У цій зоні можливе отруєння людей чадним газом.

Основні рятувальні роботи в цій зоні - розчищення завалів, гасіння пожеж, порятунок людей із завалених притулків і укриттів, а також із зруйнованих і палаючих будівель. Умови роботи масових медичних формувань (ЦД) утруднені, а ОПМ неможливі.

Зона середніх руйнувань характеризуєтьсянадлишковим тиском у фронті ударної хвилі від 30 до 20 кПа. У цій зоні будівлі та споруди отримують руйнування вбудованих елементів: внутрішніх перегородок, дверей, вікон та дахів, є тріщини у стінах, обвалення горищних перекриттів, пошкодження ділянок верхніх поверхів. Притулки та укриття підвального типу зберігаються та придатні для використання. Утворюються окремі завали. Від світлового випромінювання можуть бути масові пожежі.

Люди, що знаходяться поза укриттями, від впливу ударної хвилі отримують легкі та середнього ступеня тяжкості травми. Однак величина світлового імпульсу все ще продовжує бути дуже високою, що обумовлює можливість виникнення у людей, які знаходяться на відкритій місцевості опіків. У цій зоні можливе отруєння людей чадним газом. Люди, які отримали травматичні пошкодження легкого ступеня і не мають опіків, здатні надавати першу медичну допомогу в порядку само- та взаємодопомоги та виходити з вогнища,

Основними рятувальними роботами в цій зоні є: гасіння пожеж, порятунок людей з-під завалів, зруйнованих та палаючих будівель. Умови роботи масових формувань (СД) обмежені, а ОПМ не можливі.

Зона слабких руйнуваньхарактеризується надлишковим тиском від 20 до 10 кПа. У межах цієї зони будівлі одержують слабкі руйнування: ушкоджуються віконні та дерев'яні дверні заповнення, легкі перегородки, з'являються тріщини у стінах верхніх поверхів. Підвали та нижні поверхи зберігаються. Від світлового випромінювання виникають окремі пожежі. Люди, які перебувають у цій зоні, поза укриттями, можуть отримати травми від падаючих уламків і скла, що руйнується, опіки, в укриттях втрати відсутні.

Основні рятувальні роботи в цій зоні проводяться з метою гасіння пожеж та порятунку людей з частково зруйнованих та палаючих будівель. Умови для роботи масових медичних формувань (ЦД) та розгортання ОПМ щодо сприятливі.

Питання № 10. Характеристика зон радіоактивного забруднення у вогнищі ядерної поразки.

Основним джерелом радіоактивного зараження місцевості та атмосфери, яке відбувається головним чином при наземних та підземних ядерних вибухах, є продукти розподілу ядерного заряду, змішаного з ґрунтом. При цьому утворюється велика кількість РВ, які піднімаються у вигляді грибоподібної хмари на велику висоту та переміщуються на значні відстані під дією вітру. У міру просування хмари з неї випадають радіоактивні опади, що залишають на поверхні землі слід радіоактивного зараження. Слід радіоактивного зараження являє собою витягнуту в напрямку вітру смугу, що формою нагадує еліпс.

Розміри сліду радіоактивного зараження залежать від потужності вибуху та швидкості вітру, у меншому степу ні від інших метеорологічних умов та характеру місцевості. Люди і тварини, що опинилися на території, забрудненій радіоактивними речовинами, піддаються зовнішньому гамма-опроміненню, а також впливу бета-, альфа-випромінювань РВ при попаданні в організм разом із зараженими повітрям, їжею та водою.

Слід радіоактивної хмари відповідно до потужності експозиційної дози до розпаду РВ прийнято умовно ділити на чотири зони: помірного, сильного, небезпечного, надзвичайно небезпечного зараження.

З явищами, що відбуваються при підводних вибухах, пов'язаний дуже широке коло завдань, в яких беруть участь рухи, що не встановилися. Ми починаємо з розгляду двох цілком класичних завдань.

Схлопування міхура.Одним з перших питань, що виникають при вивченні вибуху під водою, є питання про те, як змінюється з часом газовий міхур, що утворився при вибуху, який заповнений продуктами детонації ВР.

У простій наближеній постановці завдання можна сформулювати так. Нехай сферичний газовий міхур змінного радіусу знаходиться в безмежній стисливій рідині з щільністю 1 і постійним тиском Силої тяжкості, в'язкістю, а також поверхневим натягом і конденсацією газів у міхурі ми нехтуємо. Потрібно знайти закон зміни радіусу

Швидкість руху рідини, викликаного зміною радіусу міхура, в даний момент часу залежить лише від відстані точки від центру міхура і дорівнює Порівнюючи витрати на межі міхура і концентричній з нею сфері радіусу ми знайдемо

десь деяка функція часу. Це співвідношення дозволяє обчислити кінетичну енергію всієї маси рідини у момент

Вважатимемо, що в початковий момент рідина перебуває в спокої, нехай ще різницю між тиском в рідині і тиском газу всередині міхура дорівнює через наші пропозиції це - постійна величина. Якщо не враховувати поверхневий натяг, то

(Знак мінус пояснюється тим, що у нас звідки інтегруванням знаходимо

Порівнюючи цей вираз з (2), отримуємо диференціальне рівняння з змінними, що розділяються.

а його інтегрування призводить до співвідношення

з якого можна знайти потрібну залежність

З рівняння (4) випливає, що при швидкість R необмежено зростає як це відображає той факт, що в момент зникнення міхура відбувається гідравлічний удар - ми маємо приклад глобальної особливості, про яку йшлося вище. Описаний ефект називається охлопуванням міхура.

Вважаючи (5) ми знаходимо час схлопування:

Можна ще розглядати пульсуючий міхур, який після схлопування розширюється до початкової величини. Остання формула дозволяє визначити період коливань такого міхура:

Зазначимо, що в точній постановці задачі про рух газового міхура, що утворився під час підводного вибуху, слід враховувати вплив поверхні води та сили тяжіння, а тиск у міхурі вважати змінним за законом:

де обсяг міхура на момент часу постійні. Масу газу всередині міхура і сил поверхневого натягу можна знехтувати. У цій постановці початковий момент поверхню води можна вважати плоскою, а межу газового міхура - сферою; подальша зміна форми цих поверхонь виходить із розв'язання задачі.

Розв'язання задачі про рух газового міхура в такій точній постановці для початкового етапу отримав нещодавно Л. В. Овсянніков. Про подальші етапи руху ми говоритимемо нижче під час обговорення проблеми султана.

Кулі Бйоркнесів.Нехай у безмежній рідині, яку ми, як і раніше, припускаємо нестисливою (зі щільністю 1) і невагомою, пульсують два повітряні або газові бульбашки.

Ще минулого століття батько і син Бьоркнеси виявили і пояснили цікаве явище, пов'язане з цим експериментом - виявляється, що якщо бульбашки пульсують в однаковій фазі, то вони притягуються один до одного, а якщо протифаз, то відштовхуються.

Для пояснення цього явища нам знадобиться наступний елементарний факт - куля, що поступається поступово в безмежній рідині, можна імітувати точковим диполем, розташованим у центрі кулі. Насправді, нехай куля радіуса R рухається зі швидкістю вздовж осі х. Потенціал швидкостей цього руху являє собою гармонічну поза кулею функцію рівну 0 на нескінченності і на поверхні кулі, що задовольняє умові (нормальна складова швидкості, і 0 - циліндричні координати, див. рис. 101). Цим умовам, очевидно,

задовольняє функція а розв'язання задачі єдино, отже, вона є шуканим потенціалом. Ми бачимо, що поза кулею вона збігається з потенціалом швидкостей диполя, розташованого на початку координат: причому

Переходячи до опису явища Бйоркнесов, замінимо бульбашки точковими джерелами інтенсивностей розташованими відповідно в точках осі х, причому якщо бульбашки пульсують в однаковій фазі, і якщо вони пульсують протифазі. Щоб врахувати можливість переміщення центрів бульбашок, ще вважатимемо, що в тих же точках вміщені диполі. Так як бульбашки рівноправні, достатньо вивчити рух одного з них, скажімо, того, що пульсує в околиці початку. Радіуси бульбашок ми вважатимемо малими порівняно з а.

Якщо знехтувати впливом диполя, розташованого в точці , то в точці М, близькій до початку координат, потенціал поля швидкостей запишеться у вигляді

де I – відстань точки М до другого джерела, а момент диполя (рис. 101). Тому (9) можна приблизно переписати у вигляді

або, якщо відкинути несуттєве постійне (при фіксованому доданок, у вигляді

Тут перший доданок дає потенціал джерела, розташованого на початку координат, друге -

потенціал іншого джерела (приблизно) та третє - потенціал диполя. Якщо позначити через радіус міхура, що пульсує в околиці початку, швидкість його зміни (яка визначається першим доданком) а поступальна швидкість міхура визначається третім доданком; знак плюс пояснюється тим, що йдеться про швидкість міхура, а не рідини).

Скористаємося тепер тим, що з нашого припущення про невагомості сумарний тиск на міхур має дорівнювати нулю. За інтегралом Коші тиск у точці, близькій до початку,

При інтегруванні по граничній сфері іузиря члени, які не залежать від 0 або пропорційні скорочуються внаслідок симетрії, тому ненульовий внесок у сумарний тиск можуть дати лише члени

Умова звернення на нуль сумарного тиску призводить, отже, до рівності

справедливому будь-якої миті часу

Залишається врахувати, що за повний період пульсування міхура сумарні ефекти зміни дорівнюють нулю. Але тоді, як видно з (12), сумарний ефект зміни за період величини, а значить, і за знаком протилежний знаку.

поступальна швидкість центру міхура і ми укладаємо, що приріст у період пульсування негативно при і позитивно при Це пояснює явище Бьоркнесов.

Зазначимо ще один варіант цього явища. Як відомо, вплив на джерело твердої стінки точно еквівалентно впливу на нього іншого джерела тієї ж інтенсивності, розташованого дзеркально симетрично з першим джерелом щодо стінки.

Так само вплив на джерело вільної поверхні можна замінити дією симетричного джерела, інтенсивність якого протилежна за знаком інтенсивності першого джерела.

Мал. 102. (Див. скан)

Тому наведений вище аналіз пояснює ще й наступний експериментально спостерігається факт: газовий міхур, що пульсує у воді поблизу твердої стінки, притягується до стінки, а бульбашка, який пульсує поблизу вільної поверхні, відштовхується від неї.

Переходимо до нових завдань.

Парадокс під час підводного вибуху.Нехай у воду частково занурений порожнистий циліндр з товстими (20 - 30 мм) стінками і тонким (1-3 мм) дном із заліза або міді (рис. 102, а). При фіксованій глибині занурення Н з відривом h від дна циліндра з його осі поміщається заряд ВР і виробляється підрив. До кожного h підбирається мінімальна вага заряду, у якому дно руйнується.

Природно очікувати, що функція строго зростає, однак у численних дослідах спостерігався наступний парадоксальний факт: функція F строго зростає, поки h не досягне деякого значення після цього на ділянці вдвічі-втричі більше вона залишається практично постійною; при величина F знову зростає (рис. 102 б). Змінюється і характер руйнування дна - при дно проривається на великій площі, а при прориві різко локалізований.

Наведемо якісне пояснення цього феномена. Досліди показують, що ефект підводного вибуху ВР ділиться на дві стадії. На першій стадії відразу після підриву продукти вибуху утворюють газовий міхур. Від нього насамперед відходить ударна хвиля, яка забирає близько половини енергії вибуху, а потім відбувається наростання швидкостей рідини та діаметр газового міхура швидко збільшується.

Якщо наприкінці цієї стадії прориву дна та виходу газів в атмосферу не відбудеться, то настає друга стадія.

Газовий міхур під впливом атмосферного тиску почне стискатися, віддаляючись від дна циліндра. Завдання про стиснення газового міхура у воді ми розглядали вище; слід лише мати на увазі, що на практиці форма його не сферична, а грушоподібна з розширенням донизу. З часом міхур сплющується, утворюючи шапку з виїмкою внизу, і тому хлопування міхура відбувається на його нижній поверхні. Гідравлічний удар, що виникає в момент схлопування, призводить до струменя, що йде назад, до дна циліндра (рис. 103). Цей струмінь має кумулятивний характер, енергія в ній можна порівняти з енергією міхура на

першої стадії. При певній вазі F заряду струмінь пробиває невеликий отвір у дні циліндра.

Для прориву першої стадії процесу характерно суворе зростання функції другого стадії пробивна сила мало залежить від відстані. Таким чином, якісну картину явища можна вважати досить ясною, але скільки повний кількісний розрахунок поки що не проведений.

Сферична кумуляція.У попередньому розділі ми розглядали рух кумулятивних струменів як встановлений. Тим часом великий інтерес представляє також і процес формування струменів, який є суттєво невстановленим.

Для простоти розглянемо випадок сферичної кумуляції, де передбачається, що у початковий момент рідина займає нижній напівпростір з виїмкою у вигляді півкулі. Крім того, вважається, що при рідині миттєво стає важкою, а потенційна функція та швидкість частинок на вільній поверхні дорівнюють нулю.

Завдання зводиться до пошуку функції гармонійної за просторовими координатами в змінній області, що дорівнює 0 в нескінченності, а на межі (вільної поверхні рідини), що задовольняє умові

яке з урахуванням співвідношення

можна переписати вигляді

Наближене розв'язання цієї задачі в плоскому варіанті можна отримати методом

електрогідродинамічних аналогій (ЕГДА) за допомогою електропровідного паперу. Для цього слід записати різницевий аналог умови (13); якщо позначити через індекс точки на вільній поверхні рідини та через індекс кроку за часом, то ми матимемо

У початковий момент отримуємо розподіл Ф на відомій вільній поверхні:

Реалізуючи ці граничні умови на електропровідному папері, ми зможемо побудувати лінії рівного потенціалу, а потім лінії струму для вибраних точок вільної поверхні. Далі можна знайти швидкості рідини в цих точках, побудувати вільну поверхню в момент часу з індексом і (14) знайти новий розподіл потенціалу на цій поверхні. Цей розподіл знову реалізується на електропровідному папері та процес триває.

На рис. 104 зображено послідовну картину формування кумулятивного струменя під дією сили тяжіння для моментів часу

Результати отримані В. Кедринським описаним вище методом.

На рис. 105 зображені кадри зйомки повторення досвіду Покровського (§ 29). Пробірка з водою, вільної поверхні якої додана сферична форма за допомогою скляного меніска (видимий на першому кадрі), кидається у вертикальному положенні на стіл. У момент удару рідина миттєво стає важкою, тому цей досвід можна розглядати у зв'язку

(Клацніть для перегляду скана)

із зазначеними вище розрахунками щодо сферичної кумуляції. Під кадрами на рис. 105 вказано час, що минув з моменту удару.

Проблема султанаЗа деяких умов у результаті підводного вибуху спостерігається цікаве явище, яке отримало назву «султан» - над вільною поверхнею на велику висоту у вигляді вузького конуса викидається вода (рис. 106). Зазначено, що

це характерне рідкого середовища і немає при підземних вибухах.

Вкажемо деякі особливості підводного вибуху. У попередньому розділі ми вже говорили про два етапи розвитку такого вибуху. Перший, дуже короткий етап характеризується створенням ударної хвилі, на що йде близько половини всієї енергії вибуху. У цьому завдання хвиля виходить на вільну поверхню і відколює деяку масу води. Відколота маса розпадається на велику кількість дрібних бризок, кожна з невеликою енергією, а на вільній поверхні утворюється лійка у формі западини.

Другий етап пов'язаний з еволюцією газового міхура, що утворився під час вибуху, який теж несе близько половини енергії. Ця еволюція, як ми казали, призводить до схлопывания і утворення струменя, яка (за належних умов вибуху, т. е. глибині заряду та її вазі) виходить на вільну поверхню у момент, коли утворилася воронка. На цьому етапі можна користуватися моделлю потенційного перебігу стисливої ​​рідини - ми приходимо до завдання визначення поля швидкостей, ортогональної поверхні воронки (завдання про сферичну кумуляцію, про яку щойно говорилося). В результаті з вирви виривається

кумулятивний струмінь, який і дає султан - сплеск із досить великою енергією.

Дуже схоже явище (але, звичайно, зі значно меншою енергією) спостерігається при пострілі у воду кулею у напрямку, перпендикулярному до вільної поверхні (рис. 107). Інший прояв того ж таки ефекту можна спостерігати, коли на спокійну воду падає рідкісний прямий дощ-поверхня води покривається тоді невеликими фонтанчиками, які піднімаються назустріч дощу.

Якісне пояснення цих явищ ясно з рис.

108, де показані три послідовні фази входу вводу кулі (або дощової краплі): спочатку поверхня води трохи прогинається вниз (фаза а), потім падаюче тіло занурюється у воду і за ним утворюється порожнина (фаза б) і, нарешті, кінетична енергія тіла йде на схлопування порожнини. В результаті цього схлопування і виникає зустрічний струмінь, що має кумулятивний характер (фаза в).

Це пояснення підтверджується модифікацією досвіду – якщо стріляти кулею у воду не перпендикулярно до поверхні, а під деяким кутом, то після пострілу утворюється похилий султан у напрямку назустріч руху кулі (рис. 109). Тут прогин поверхні води у фазі а буде несиметричним, порожнина у фазі рухатиметься у напрямі польоту кулі, і кумулятивний струмінь у заключній фазі піде не перпендикулярно до поверхні води, а назустріч руху порожнини!

Вибух у повітрі.Характерна відмінність вибуху повітря від вибуху у питній воді у тому, що тут переважна більшість енергії перетворюється на ударну хвилю. Дослідження щодо поширення ударних хвиль у повітрі набувають основного значення. Досі при проведенні великих вибухових робіт інженери стикаються з незрозумілими явищами - іноді дія ударної хвилі виявляється в багато разів більшою, а іноді в багато разів меншою, ніж те, що було обчислено за добре перевіреними формулами. Як правило, такі відхилення викликаються аномаліями в атмосфері, бо швидкість акустичної, так і швидкість ударної хвилі залежить від стану атмосфери (щільність, температура, вологість). Неоднорідність атмосфери змінює фронт ударної хвилі – вона. може піти нагору, а може й притиснутися до землі.

Як у воді, у повітрі можуть створюватися своєрідні «хвильоводи», коли в деякому напрямку згасання хвиль виявляється суттєво менше звичайного (про це явище ми говоритимемо нижче, у § 34).

Близько років тому серед гідродинаміків виникли гострі суперечки щодо наступного питання. Нехай сферичний заряд ВР без оболонки в момент вибуху (у повітрі) має швидкість V таку, що кінетична енергія можна порівняти з потенційною енергією Е заряду або суттєво більшою за неї; питається, як швидкість змінить ефект вибуху?

У суперечці були висловлені дві крайні точки зору: по одній швидкість заряду в момент вибуху практично не повинна впливати на ефект, параметри ударної хвилі можуть змінитися лише на кілька відсотків. На думку інших, швидкість може збільшити ефект вибуху приблизно вдесятеро.

Вирішення цієї суперечки виявилося досить простим. Треба розчленувати явище на два етапи – виділення енергії вибуху та формування ударної хвилі. На першому етапі, відповідно до точки зору однієї з груп, що сперечаються, швидкість заряду практичного впливу не надає, вся потенційна енергія ВР переходить в кінетичну енергію частинок продуктів вибуху, що розлітаються. На другому етапі необхідно розглянути газову хмару, швидкості частинок якої складені з радіальної швидкості (від центру заряду) та поступальної швидкості самого заряду.

Підрахунки і досліди показали, що ефект заряду, що рухається (на досить великій відстані від місця вибуху) еквівалентний ефекту нерухомого заряду з потенційною енергією, що дорівнює сумі - потенційної енергії ВР і кінетичної енергії заряду в момент вибуху. При цьому потрібно ще вважати, що наведений центр вибуху віднесений від фактичного центру вибуху у напрямку руху заряду на відстань, що визначається кінетичною енергією та потенційною енергією Е.

Цей вибух має зовнішню схожість із наземним ядерним вибухом і супроводжується тими самими вражаючими чинниками, як і наземний вибух. Різниця полягає в тому, що грибоподібна хмара надводного вибуху складається із щільного радіоактивного туману або водяного пилу.

Характерним для цього виду вибуху є утворення поверхневих хвиль. Дія світлового випромінювання значно послаблюється внаслідок екранування великою масою водяної пари. Вихід з ладу об'єктів визначається переважно дією повітряної ударної хвилі. Радіоактивне зараження акваторії, місцевості та об'єктів відбувається внаслідок випадання радіоактивних частинок із хмари вибуху. Надводні ядерні вибухи можуть здійснюватися для ураження великих надводних кораблів і міцних споруд військово-морських баз, портів, коли допустимо чи бажано сильне радіоактивне зараження води та прибережної місцевості.

Підводний ядерний вибух.

Підводним ядерним вибухом називається вибух, здійснений у воді на тій чи іншій глибині. При такому вибуху спалах і область, що світиться, як правило, не видно. При підводному вибуху на невеликій глибині над поверхнею води піднімається порожнистий стовп води, що досягає висоти понад кілометр. У верхній частині стовпа утворюється хмара, що складається з бризок та пари води. Ця хмара може досягати кілька кілометрів у діаметрі. Через кілька секунд після вибуху водяний стовп починає руйнуватися і біля його основи утворюється хмара, яка називається базисною хвилею. Базова хвиля складається з радіоактивного туману; вона швидко поширюється на всі боки від епіцентру вибуху, одночасно піднімається вгору і відноситься вітром. Через кілька хвилин базисна хвиля змішується з хмарою султана (султан - хмара, що клубиться, огортає верхню частину водяного стовпа) і перетворюється на шарувато-купчасту хмару, з якої випадає радіоактивний дощ. У воді утворюється ударна хвиля, а на її поверхні - поверхневі хвилі, що поширюються на всі боки. Висота хвиль може досягати десятків метрів. Підводні ядерні вибухи призначені для знищення кораблів та руйнувань підводної частини споруд. Крім того, вони можуть здійснюватися для сильного радіоактивного зараження кораблів та берегової смуги.