Главная причина разрушений при взрывах: что такое эффект взрывной волны и как от него защититься?

Иллюстрация: AI

Взрывная волна, возникающая в результате детонации ракеты или бомбы, может быть смертельно опасной, вызывая разрушения зданий и нанося серьезный вред людям, как это произошло, например, при недавнем инциденте в Бат-Яме. Что вызывает это явление, как можно защититься от повреждений, вызванных ударной волной, и почему так важно минимизировать открытую площадь тела для защиты от осколков? Об этом расcказывается в материале сайта Ynet

Иранские ракетные удары уже стали причиной гибели нескольких израильских граждан и ранений множества других жителей страны, спровоцировав масштабные разрушения невиданного для Израиля масштаба. Центральным фактором подобных катастрофических последствий выступает феномен взрывной волны — продукт мгновенного освобождения колоссальной энергии, генерирующий мощнейший и стремительный всплеск давления, способный инициировать колоссальные разрушения. Радиус поражающего действия ударной волны кардинально варьируется и определяется множественными параметрами, однако интенсивность взрывного процесса остается доминирующим элементом. Что же представляет собой эта разрушительная взрывная волна, каким образом она формируется, какие факторы воздействуют на её мощность и дистанцию распространения, и каким образом возможно ей противодействовать?

Эффект взрывной волны от ракет является разрушительным результатом ударной волны, образующейся при взрыве ракеты. Он оказывает воздействие как на физическую среду, так и на людей. Ударная волна может наносить ущерб строениям и вызывать тяжелые травмы тела, вплоть до летального исхода.

«Эффект взрывной волны — это, по сути, ударная волна, возникающая в результате внезапного и быстрого высвобождения энергии», — объясняет профессор Ашер Яалом из Университета Ариэль. «Когда происходит такое событие, энергия высвобождается с огромной скоростью и толкает окружающий воздух (или любую другую среду). Это давление создает быстрое сжатие воздуха, которое распространяется наружу от источника в виде волны. Эта волна сжатия и есть ударная волна».

Он поясняет, что основными характеристиками эффекта взрывной волны являются внезапный и сильный скачок давления, поскольку давление в точке удара резко и быстро возрастает по сравнению с нормальным атмосферным давлением. Ударная волна распространяется с очень высокой скоростью, эквивалентной скорости звука (около 343 метров в секунду). Максимальное давление быстро проходит, и затем давление снижается по мере его распространения. Эффект взрывной волны является основной причиной повреждений при взрывах. Огромное давление, которое он оказывает, может привести к обрушению зданий, разрушению окон, разбрасыванию предметов и повреждению внутренних органов человеческого тела — иногда даже к смерти».

Эффект взрывной волны зависит от широкого спектра факторов, влияющих на его силу, распространение и причиняемые повреждения. «Количество высвобождаемой энергии (мощность взрыва) является наиболее влияющим фактором. Чем больше высвобождается энергии, тем сильнее будет взрывная волна, тем дальше она распространится и тем больший ущерб нанесет», — говорит профессор Яалом. «Тип взрывчатого вещества также имеет большое значение, поскольку различные взрывчатые вещества высвобождают энергию с разной скоростью и эффективностью, что влияет на остроту и силу ударной волны. Сила взрывной волны быстро затухает с увеличением расстояния от эпицентра взрыва. Интенсивность резко снижается, и давление значительно падает по мере удаления от эпицентра взрыва».

По его словам, плотность среды влияет на скорость распространения волны и поглощение ею энергии. Например, физические препятствия, такие как здания или горы, могут блокировать, отражать или уменьшать силу взрывной волны, поэтому взрыв в замкнутом пространстве значительно усилит эффект взрывной волны из-за отражений и каналирования давления. «Сила воздействия зависит не только от пикового давления, но и от продолжительности действия высокого давления. Более длительный импульс давления, даже той же интенсивности, может привести к более серьезным повреждениям», — добавляет профессор Яхалом.

Как минимизировать ущерб?

«Защищенные пространства в стране были спроектированы таким образом, чтобы обеспечить защиту от целого ряда угроз», — говорит профессор Яалом. «Расположение арматуры внутри бетона таково, что оно минимизирует риск разрушения бетонных фрагментов в результате ударной нагрузки, а штукатурный слой тоньше по той же причине. Поэтому рекомендуется избегать подвешивания к стенам предметов, которые могут отлететь и разбиться, таких как картины со стеклянными рамами и тому подобное».

Яалом отмечает, что металлическое окно защищенной комнаты (МАМАД) важно закрывать. Согласно указаниям Командования тыла, если есть также одностворчатое стеклянное окно, его следует закрыть и запереть; в МАМАДе с двустворчатым стеклянным окном (раздвижным окном из двух частей) предпочтительно снять стеклянные окна с направляющих и поместить их за пределами защищенного пространства, чтобы они не разбились и не образовали осколков. В случае наличия жалюзи важно обеспечить их герметичное закрытие.

Профессор Яхалом подчеркивает: «Если вы не находитесь в стандартном защищенном пространстве — самом безопасном месте от взрывной волны и осколков — во время близкого взрыва на открытой местности, следует лечь на землю, желательно за камнем или подобным препятствием, чтобы минимизировать площадь тела, подверженную воздействию ударной волны и осколков. Следует держаться подальше от окон, стеклянных дверей и любых предметов, которые могут упасть или разбиться, поскольку летящие частицы являются одной из основных причин травм в подобных инцидентах».

С точки зрения строительства, минимизация ущерба от взрывной волны требует сочетания инженерного проектирования, защитных мер и процедур поведения в чрезвычайных ситуациях. В контексте укрепления существующих зданий следует использовать композитные материалы (такие как баллистические ткани) для усиления существующих стен. Установка специальных дверей и окон, разработанных для выдерживания высоких давлений взрывной волны, также необходима. В защищенных помещениях (МАМАДы/убежища) следует устанавливать противовзрывные защитные устройства и клапаны в вентиляционных отверстиях, которые автоматически закрываются при обнаружении взрывной волны, чтобы предотвратить её проникновение.

При проектировании новых зданий, особенно в зонах риска, можно интегрировать инженерные принципы, уменьшающие уязвимость к взрывной волне, такие как строительство толстых стен и использование железобетона (сочетание арматурных сеток или стержней из прочного материала, чаще всего стали, с бетоном); проектирование, позволяющее зданию поглощать часть энергии взрывной волны посредством ограниченной деформации (пластичности; способности материала изменять свою форму в ответ на приложенные силы), вместо того чтобы разрушаться; проектирование, которое направляет взрывные волны таким образом, чтобы минимизировать давление на критические элементы, и строительство стандартных защищенных пространств, соответствующих пороговым требованиям по взрывостойкости (например, Израильский стандарт 4570 в Израиле).

Дальность воздействия меняется

Дальность, на которую распространяется эффект взрывной волны, сильно зависит от мощности взрыва (количества высвобождаемой энергии), а также от дополнительных факторов, таких как среда распространения (материал, через который проходит волна — воздух, вода, земля) и окружающая среда взрыва (открытая местность по сравнению с замкнутым пространством). Взрыв небольшого взрывного устройства в комнате может привести к полному разрушению комнаты и серьезным травмам находящихся в ней людей, поскольку взрывные волны отражаются от стен и усиливаются.

Основной и смертоносный эффект взрывной волны от небольшого взрывного устройства или ручной гранаты будет в радиусе от нескольких метров до десятков метров. В отличие от этого, крупный взрыв заминированного автомобиля или химического завода приведет к эффекту взрывной волны, который может вызвать разрушение зданий в радиусе сотен метров и значительные повреждения людей и инфраструктуры на расстоянии нескольких километров.

При ядерных взрывах диапазоны воздействия взрывной волны драматически увеличиваются. Относительно небольшая атомная бомба приведет к полному разрушению в радиусе около полукилометра от эпицентра взрыва. В радиусе до 2–3 км большинство гражданских зданий будут серьезно повреждены, вплоть до обрушения. Легкие и умеренные повреждения (например, разбитые окна) могут достигать расстояния около 10–20 км, в зависимости от условий. Большая водородная бомба может вызвать полное разрушение в радиусе нескольких километров, в зависимости от веса бомбы.

«При сбросе атомных бомб на Хиросиму и Нагасаки ударная волна распространилась на большое расстояние, потому что стены зданий были сделаны из картона и подобных материалов (менее прочных, чем современные строительные материалы) и поэтому не поглощали её должным образом», — объясняет профессор Яхалом распространение ударной волны.

«Эффект взрывной волны резко ослабевает с увеличением расстояния от точки взрыва ракеты», — объясняет доктор Амихай Мительман с кафедры гражданского строительства Университета Ариэль. «Таким образом, ракета со сравнительно большим зарядом взрывчатого вещества весом около 500 кг может нанести серьезный ущерб зданиям и привести к гибели людей в радиусе 10–20 метров от точки ее падения, и вызвать менее значительные повреждения, такие как разбитие стекол и травмы, на расстоянии до 50–100 метров».

По словам доктора Мительмана, весь процесс высвобождения взрывной волны занимает очень короткое время, измеряемое в тысячных долях секунды: «Поэтому основной ущерб зданиям наносится в те короткие моменты, и после того как угроза проходит, в зданиях, расположенных на некотором расстоянии от взрыва, обычно нет опасений по поводу значительных структурных повреждений с инженерными последствиями. Это отличается от землетрясения, где волны медленнее и длятся дольше».

Телеграм-канал: https://t.me/+_BICEry0pE5jZDU8
Группа в вотсапе: https://chat.whatsapp.com/Fzr6Qi1ThbwEqy4V0hid6l