Опасные факторы воздействия на людей при взрыве

Смесь горючего газа или пыли горючего вещества с воздухом может быть взрывоопасной.

Взрыв - это мгновенное сгорание или разложение вещества с выделением большого количества газов, которые, расширяясь, оказывают разрушительное воздействие на окружающую среду. Взрывоопасность смеси газов или пыли с воздухом зависит от концентрации их в воздухе. Согласно ГОСТ 12.1.010 к параметрам, характеризующим взрывоопасность среды, относятся:

температура вспышки;

область воспламенения ( температурные и концентрационные пределы);

температура самовоспламенения;

скорость распространения пламени;

минимальное взрывоопасное содержание кислорода;

склонность вещества к взрыву и детонации;

чувствительность к механическим воздействиям (удар, трение ).

Организационные меры по предотвращению взрыва.

К опасным факторам воздействия на людей при взрыве в зависимости от причины взрыва, относятся:

- ударная волна,

- световое излучение,

- проникающая радиация,

- пламя и пожар,

- обрушение конструкций, оборудования и разлет осколков,

- образование вредных продуктов взрыва.

К организационным мероприятиям по предотвращению взрывов относятся:

- разработка инструкций, правил, норм,

- обучение и инструктаж, контроль и надзор,

- организация противоаварийных и спасательных работ.

Предотвращение опасных факторов воздействия на людей при взрыве достигается:

- установлением минимальных количеств взрывоопасных веществ,

- обваловка, бункеровка взрывоопасных участков,

- применение огнепреградителей, гидрозптворов, водяных и сланцевых затворов, инертных паровых и газовых завес,

- наличием укрытий, убежищ.

Технические нормы по предотвращению взрывов

К техническим нормам по предотвращению взрывов, относятся меры позволяющие исключить:

1) образование взрывоопасной среды, т.е. смеси вещества с воздухом и др. окислителями (кислород, озон, хлор, окислы азота) или отдельного вещества склонного к взрыву (ацетилен, озон, аммиачная селитра), что предотвращается контролем состава воздушной среды, герметичностью оборудования, применением вентиляции, отводом взрывоопасной среды.

2) возникновение источника инициирования взрыва, т.е. горящего или накаленного тела, электрических разрядов, тепловых воздействий, химических реакций, механических воздействий, искры от удара и трения, ударной волны, солнечной радиации, электромагнитных и других излучений, что достигается регламентацией огневых работ, ограничением нагрева оборудования, применение средств понижающих давление фронта ударной волны, применением материалов не создающих при ударе и трении опасных искр, защитой от атмосферного и статического электричества, блуждающих токов, токов замыкания на землю: применением взрывозащищенного оборудования, защитного отключения источников иницирования взрыва, ограничение мощности электромагнитного и др. излучений, устранением опасных тепловых, химических и механических воздействий.

Во взрывоопасных средах большую опасность представляют электростатические разряды и эксплуатация электроустановок (аппаратов).

Вопрос59

Ударная волна

Ударная волна - это область резкого сжатия среды, которая в виде сферического слоя распространяется во все стороны от места взрыва со сверхзвуковой скоростью.

В зависимости от среды распространения различают ударную волну в воздухе, в воде или грунте.

Ударная волна в воздухе образуется за счет огромной энергии, выделяемой в зоне взрыва, где высокая температура и большой давление. Например, при ядерном взрыве давление в зоне реакции достигает миллиардов атмосфер.

Раскаленные пары и газы стремясь расшириться, производят резкий удар по окружающим слоям воздуха, сжимают их до больших давлений и плотности и нагревают до очень высокой температуры. Эти слои приводят в движение последующие слои воздуха. Таким образом сжатие и перемещение воздуха происходит от одного слоя к другому во все стороны от центра взрыва, образуя воздушную ударную волну. Основным носителем действия взрыва является воздушная ударная волна, скорость распространения которой вблизи центра взрыва в несколько раз превышает скорость звука в воздухе и уменьшается по мере удаления от места взрыва до скорости звука - 340 м/с.

Например, при ядерном взрыве средней мощности воздушная ударная волна проходит 5000 м за 12 секунд. Поэтому человек, увидев вспышку ядерного взрыва до прихода ударной волны может укрыться (в складке местности, канаве и пр.).

Передняя граница ударной волны называется фронтом ударной волны. После прохождения ударной волной данной точки пространства давление в этой точке снижается до атмосферного. Фронт ударной волны движется вперед. Образовавшийся слой сжатого воздуха называется фазой сжатия.

С удалением от центра взрыва давление во фронте ударной волны уменьшается, а толщина слоя сжатия из-за вовлечения новых масс воздуха возрастает, в то же время давление снижаясь, становится ниже атмосферного и воздух начинает движение к центру взрыва. Эта зона пониженного давления называется фазой разрежения.

Разрушительное действие большее в фазе сжатия.

С фронтом ударной волны в области сжатия движутся массы воздуха, которые при встрече с преградой тормозятся и при этом моментально возрастают до максимума: скоростной напор воздушной ударной волны и избыточное давление во фронте ударной волны.

Избыточное давление измеряется в Паскалях (Па) или в кг-сила на квадратный сантиметр: 1 Па - 1 Н/м2 (Ньютон на метр квадратный) = 0.102 кгс/м2 = 1.02 * 10^(-5) кгс/см2; 1 кгс/см2 = 98.1 кПа или 1 кгс/см2 примерно равен 100 кПа.

Таким образом, основные параметры ударной волны, характеризующие ее разрушающее и поражающее действие: избыточное давление, во фронте ударной волны, давление скоростного напора, продолжительность действия волны - длительность фазы сжатия и скорость фронта ударной волны. Величина этих параметров в основном зависит от мощности, вида взрыва и расстояния.

При наземном взрыве энергия взрыва распределяется в полусфере и ударная волна перемещается вдоль поверхности земли, при этом на поверхности земли действует такое давление, до которого сжат воздух в соответствующей части воздушной ударной волны.

При воздушном взрыве падающая ударная волна вызывает при встрече с поверхностью земли отраженную ударную волну.

Рассмотрим термины (рис. 84).

Эпицентр воздушного взрыва - точка на поверхности земли под центром взрыва.

Зона регулярного отражения - зона с расстоянием от эпицентра, не превышающим высоты взрыва.

Зона нерегулярного отражения - зона с расстоянием от эпицентра более высоты взрыва.

В зоне регулярного отражения на предмет, расположенный на некотором расстоянии от земли, воздействует давление падающей волны, а через некоторое время - давление отраженной волны. В зоне нерегулярного отражения падающая волна опережает отраженную, последняя распространяясь в нагретом воздухе и сжатом падающей волной, движется быстрее падающей волны. В результате происходит слияние этих волн и образуется общий фронт головной ударной волны, перпендикулярной поверхности земли, высота которого по мере удаления от центра взрыва увеличивается.

Предметы, находящиеся в области действия головной ударной волны испытывают ее воздействие, а расположенные выше (верх высотных домов) - два удара - от падающей и отраженной волн.

Давление во фронте головной ударной волны значительно выше, чем во фронте падающей волны и зависит не только от мощности взрыва и расстояния от эпицентра, но и от высоты ядерного взрыва.

Оптимальной высотой взрыва считается такая, при которой наибольшая площадь разрушения. Например, для взрыва мощностью в 1 мегатонну эта высота равна 2100 м (при этом на постройки воздействует давление 20-30 кПа (0.2-0.3 кг/см2).

При наземном взрыве радиус поражения на сравнительно больших расстояниях больше, чем радиус поражения воздушной ударной волны, а на более удаленных - меньше, так как сказывается влияние совместного воздействия падающих и отраженных волн - головной ударной волны.

Давление (избыточное) во фронте ударной волны можно определить расчетом (см. В.Г.Атаманюк и др. Гражданская оборона.-М7: Высшая школа, 1986. с. 26).

Ударная волна в воде при подводном ядерном взрыве качественно напоминает ударную волну в воздухе, но давление во фронте ударной волны в воде больше, а время действия меньше. Например, давление на расстоянии 900 м от центра ядерного взрыва мощностью 100 кт в воде составляет 19000 кПа, а при взрыве в воздухе - около 100 кПа.

При наземном взрыве часть энергии взрыва расходуется на образование сжатия в грунте.

При взрыве в грунте происходит мощное сотрясение грунта землетрясение.

Вопрос60