Ударная волна ядерного взрыва

Воздушная ударная волна является основным поражающим фактором ядерного взрыва. Она способна наносить различные механические повреждения объектам и поражать личный состав на значительных расстояниях от центра взрыва. Для защиты от ударной волны необходимо иметь прочные сооружения.

Ударная волна представляет собой область резкого и значительного по величине сжатия среды, распространяющегося от центра взрыва со сверхзвуковой скоростью.

При распространении ударной волны ядерного взрыва в воздухе можно выделить две зоны (рис.1.10).

Первая зона, где давление превышает атмосферное (Р > Р_о), называется зоной сжатия, а вторая, где Р < Р_о – зоной разрежения. Передняя граница зоны сжатия представляет собой фронт ударной волны. Разность между давлением Р в данной точке ударной волны и атмосферным давлением Р_о обозначается через ΔР и называется избыточным давлением. Избыточное давление на фронте волны ΔР_ф имеет максимальное значение.

Рис. 1.10. Распределение давления в атмосфере при воздушном ядерном

Взрыве в зависимости от расстояния до его центра в фиксированный момент времени

Рассмотрим, как изменяется давление во времени в данной точке пространства (R = const) при прохождении через неё ударной волны (рис.1.11).

Рис. 1.11. Изменение давления во времени в фиксированной точке пространства при прохождении через неё воздушной ударной волны

До подхода фронта ударной волны к заданной точке, давление в ней равно атмосферному давлению Р_о. В момент прихода фронта волны давление скачком изменяется до величины R_ф, а затем оно постепенно понижается и становится ниже атмосферного. Пройдя через минимальное значение, давление опять монотонно возрастает, пока не достигнет значения, равного Р_о.

Промежуток времени, в течение которого давление в данной точке превышает атмосферное, называется фазой сжатия (τ₊). Промежуток времени, в течение которого в данной точке давление оказывается ниже атмосферного, называется фазой разрежения (τ_–). Длительность фазы сжатия τ₊ часто называют временем действия ударной волны в данной точке.

Одновременно с подходом ударной волны ранее покоящийся воздух внезапно приобретает скорость в направлении движения фронта волны. Скорость воздуха является наибольшей в момент прохождения фронта волны через данную точку. Затем она уменьшается, становится равной нулю и приобретает отрицательное давление, т.е. воздух движется в сторону взрыва и, в конце концов, останавливается.

Чем больше избыточное давление во фронте волны, тем больше скорость движения воздуха. При взаимодействии движущегося воздуха с каким-либо объектом возникает сила давления скоростного напора, которая может обладать сильным метательным действием.