ЧТО ПРЕДСТАВЛЯЕТ СОБОЙ ВЗРЫВ КАКИМИ ОСОБЕННОСТЯМИ ОН ХАРАКТЕРИЗУЕТСЯ

Что такое взрыв

Взрыв определяют как внезапную реакцию окисления или разложения с повышением температуры, давления или обоих этих параметров одновременно. Это относится к химической реакции, которая при одновременном контакте и в определённом соотношении кислорода (воздуха), горючего материала и источника воспламенения вызывает резкое повышение температуры и давления. Если возникающее тепло не может быть отведено достаточно быстро, происходит внезапное объёмное расширение сопутствующих газов и выделение большого количества тепловой энергии, сопровождаемое волной давления — взрывом.

Угроза взрыва

Чтобы произошел взрыв, одновременно должны присутствовать следующие факторы:

• наличие легковоспламеняющегося материала в производственном процессе или в окружающей среде;
• кислород (воздух);
• источник возгорания;
• определённое соотношение кислорода и горючего материала.

К легковоспламеняющимся материалам относятся пары, взвеси, газы, пыль. Они могут появиться в результате утечки в процессе производства, а также при транспортировке или хранении. Пыль от материалов, которые измельчаются для дальнейшей обработки, особенно распространена в промышленных зонах. Взрывы пыли могут иметь такие же разрушительные последствия, как и взрывы газа.

Горючие материалы, контактируя с кислородом, воспламеняются только в определенном соотношении и при наличии источника возгорания. Решающую роль здесь играют температура вспышки материала и предел его взрыва.

Температура вспышки — низший температурный предел для горючих жидкостей, при котором образуется паровоздушная смесь. Для такой гибридной смеси соотношение концентраций определяет, может ли образоваться взрывоопасная атмосфера. Это описывает пределы взрываемости отдельных материалов: каждый горючий материал имеет определенный диапазон в виде смеси с кислородом, в которой может произойти взрыв. Как при слишком высоких, так и при чрезмерно низких концентрациях происходит не взрыв, а стационарная реакция, или горение вообще отсутствует. Смесь взрывоопасна только при воспламенении в диапазоне между верхним и нижним пределами взрываемости.

Пределы взрываемости зависят от давления, температуры и концентрации кислорода. Кроме того, существуют химически нестабильные, или пирофорные вещества (цезий, рубидий, белый фосфор), которые воспламеняются только при контакте с кислородом или воздухом. В обращении с ними требуется особая осторожность.

Это касается и пылевых скоплений, опасность самовозгорания которых возрастает с увеличением толщины их слоя. Изолирующий эффект пыли может вызвать аккумуляцию тепла, что приведет к самовозгоранию.

Причины взрывов

Взрывоопасные ситуации могут возникать повсюду, где имеются необходимые и достаточные для этого условия: на производственных предприятиях, объектах инфраструктуры, в жилых помещениях.

К самым распространённым причинам взрывов относятся:

• нарушение технологических процессов на производствах;
• несоблюдение правил хранения, перевозки горючих материалов и техники безопасности при работе с ними;
• неправильная эксплуатация или поломка газового, парового оборудования.

Отдельно следует назвать причиной взрывов преднамеренное использование поражающих боеприпасов и оружия в военных, террористических и противоправных действиях.

Виды и типы взрывов

Выделяют три основных типа взрывов. Каждый из них может быть одинаково разрушительным и причинять колоссальный ущерб населению, инфраструктуре, окружающей среде.

Химические взрывы происходят в результате реакций разложения или соединения, сопровождающихся выделением теплоты. Следствием этого становится быстрое расширение выделяемого газа и образование ударной волны.

При механическом (физическом) взрыве внутри ограниченного пространства происходит расширение газа под высоким давлением. Выброс за пределы пространства избыточного давления создает ударную волну.

Ядерный взрыв происходит в результате реакции синтеза или деления, при которой очень быстро выделяется большое количество тепла и газа. Высвободившаяся энергия нагревает окружающий воздух и создает взрывную волну.

Вид взрыва зависит от свойств горючих материалов и их взаимодействия с атмосферным кислородом, который горит только с определённым количеством горючей субстанции (процесс окисления). В зависимости от силы взрыва и связанной с ним скорости распространения волны давления различают:

• низкоскоростную детонацию;
• дефлаграцию, или распространение процесса горения с дозвуковой скоростью;
• детонацию, или распространение взрыва со сверхзвуковой скоростью.

Следствием всех типов взрывов являются ударное, тепловое и вибрационное воздействия на объекты, нередко приводящие к их разрушению или уничтожению.

Радиус и зона действия

Радиус взрыва — область, в которой будут подвергнуты воздействию все находящиеся там после взрыва объекты. Последствия взрыва распределяются в трёх зонах:

• Зона детонационной волны, в радиусе которой происходит разделение взрывчатых веществ на отдельные компоненты, с высокой скоростью разлетающиеся от места взрыва.
• Зона действия продуктов взрыва, в которой полностью уничтожаются все находящиеся там объекты. На её границе образуется автономно движущаяся ударная волна.
• Зона действия воздушной ударной волны, в зависимости от силы которой образуются подзоны сильных, средних и слабых повреждений. На границе последней подзоны ударный воздушный поток трансформируется в звуковую волну.

Поражающие факторы

Действия продуктов взрыва и образовавшаяся ударная волна в зоне своего действия имеют свои характеристики. Главными из них являются поражающие факторы.

Первичные

Основной поражающий фактор взрыва — ударная волна, распространяющаяся от центра взрыва со сверхзвуковой скоростью. К первичным факторам относятся массивы летящих осколков разрушенных конструкций, зданий, оборудования, а также взрывных устройств и боеприпасов — мин, снарядов, бомб.

Вторичные

Вторичными последствиями взрыва становятся пожары как на открытой местности, так и внутри зданий, утечка токсичных и других опасных веществ при разрушении производственных цехов и оборудования. К этому же ряду относятся ранения и заваливание людей обломками стеклянных конструкций, обрушившихся зданий. Вторичными последствиями взрыва могут стать природные катастрофы — затопления из-за разрушенных плотин, а также заражение атмосферы, воды, почвы.

Последствия взрывов

Основные последствия взрывов в зонах жилой и промышленной застроек — человеческие жертвы и обрушение зданий.

Степени тяжести травм и их характеристики

Взрывы способны одновременно причинять травмы множеству людей, вызывая различные поражения — от локальных и незначительных до мультиорганных, опасных для жизни.

Различают три вида взрывных травм:

• первичные — возникающие при непосредственном воздействии ударной волны (баротравмы);
• вторичные — полученные в результате ранений осколками предметов, находящихся в зоне взрыва;
• третичные — как результат ударов тела пострадавшего об землю или преграды на траектории отбрасывания.
• четвертичные — вызванные воздействием огня, дыма, радиации, биологических агентов, вдыханием продуктов сгорания, пыли, токсинов, воздействием окружающей среды и психологической реакцией на события.

Кроме того, инфразвуковые колебания и мощный импульсный шум, сопровождающие взрыв, нередко вызывают у человека акустическую травму.

Тип и сила удара зависят от многих факторов, хотя основным механизмом, определяющим степень повреждения, является количество кинетической энергии, высвобождаемой за короткий период времени.

К другим вовлечённым факторам относятся:

• вид взрыва;
• расстояние от эпицентра, на котором находилась жертва;
• метеоусловия в зоне взрыва;
• местонахождение — в помещении или на открытой местности;
• положение, поза человека — стоя, сидя или лёжа;
• наличие защитных средств у пострадавших в момент взрыва.

В зависимости от силы воздействия ударной волны полученные травмы классифицируются как лёгкие, средние, тяжёлые и крайне тяжёлые. Основная информация об этом представлена в таблице ниже.

Если пострадавшие в момент взрыва находились в постройках, тяжесть полученных ими травм будет зависеть от степени разрушения сооружения. Для людей, находившихся внутри конструкций, подвергшихся воздействию взрыва, проникновение осколков стекла и удары других обломков, вызванных взрывом, были постоянными причинами смерти и серьезных травм. Тотальная гибель людей происходит при полном разрушении зданий. Средняя степень повреждений влечет за собой около 50% летальных исходов. Незначительные обрушения сооружений не вызывают большого количества жертв.

Действия взрыва на здания и сооружения

При взрыве часть энергии выделяется в виде тепла, часть — в виде ударных волн, проходящих через воздух и землю. Ударная волна распространяется со сверхзвуковой скоростью во всех направлениях от источника взрывчатого вещества, уменьшаясь по интенсивности по мере удаления от источника. Ударные волны, отражаясь от рельефа почвы, зданий и других поверхностей, усиливают силу воздействия взрыва. Наиболее выражены эти отражения в черте плотных городских застроек.

Здания испытывают воздействие взрывов в несколько этапов.

• Первоначальная взрывная волна разбивает окна и вызывает другие разрушения фасада здания. Также оказывается давление на кровлю и стены с последующим их повреждением.
• На втором этапе взрывная волна проникает в здание и оказывает воздействие на конструкцию. Давление, направленное вверх, может быть чрезвычайно разрушительным для плит и колонн, поскольку действует вопреки конструкции, используемой для противодействия гравитационным нагрузкам. Давление воздушной ударной волны внутри здания может фактически увеличиваться, поскольку волны отражаются от поверхностей и конструктивных элементов.
• На третьем этапе каркас здания загружается глобально и реагирует на воздействие ударной волны как на кратковременное землетрясение большой силы.

Информация о различиях и характере разрушения зданий и сооружений представлена в таблице ниже.

Давление взрыва, испытываемое конструкцией, связано с количеством используемого взрывчатого вещества и расстоянием от здания до места взрыва. Пиковое падающее давление, вес заряда и расстояние математически связаны выражением, которое изменяется как функция веса взрывчатого вещества и куба расстояния. Эта взаимосвязь имеет решающее значение для понимания воздействия взрывов на конструкции. Если большое взрывное устройство взорвется рядом со зданием, глобальный ущерб и размер образовавшегося в результате кратера в грунте могут быть увеличены до такой степени, что произойдет катастрофическое обрушение строения.

Что делать при ядерном взрыве

Защитой от всех поражающих факторов ядерного оружия является укрытие населения в защитных сооружениях. Люди, укрытые в таких убежищах, не подвержены воздействию поражающих факторов ядерного взрыва — светового излучения, ударной волны. Конструкции защитных сооружений значительно ослабляют действия проникающей радиации и радиоактивного излучения при заражении местности радиоактивными веществами.

При нахождении людей во время ядерного взрыва вне убежищ, в целях защиты необходимо использовать ближайшие естественные укрытия. Если их нет рядом, нужно повернуться к взрыву спиной, лицом вниз лечь на землю, спрятав руки под себя. Когда пройдёт ударная волна, — через 15 –20 секунд после взрыва — следует встать и немедленно надеть средство защиты органов дыхания (противогаз, респиратор). При неимении их плотно закрыть нос и рот подручным материалом — плотной тканью, шарфом, платком.

Затем необходимо отряхнуть одежду и обувь от осевшей на них пыли, при возможности воспользоваться средствами защиты кожи и покинуть зону поражения или укрыться в ближайшем защитном сооружении.

Объёмные взрывы
, вместе со взрывами
конденсированных
взрывчатых веществ
, относятся к классу химических взрывов
. Объёмные взрывы бывают двух типов — взрыв облака пыли и взрыв парового (газового) облака.

Взрывы пыли (пылевоздушных смесей — аэрозолей
) представляют одну из основных опасностей химических производств и происходят в ограниченных пространствах (в помещениях зданий, внутри различного оборудования, в горных выработках шахт
). Возможны взрывы пыли в мукомольном производстве, на зерновых элеваторах
(мучная пыль) при её взаимодействии с красителями
, серой
, сахаром
с другими порошкообразными пищевыми продуктами, а также при производстве пластмасс
, лекарственных препаратов, на установках дробления топлива (угольной пыли), в текстильном производстве.

Взрывы газовых облаков

Серьёзную опасность представляют собой также взрывы паровых (газовых) облаков. Такие явления возникают при утечке газа либо испарении горючих жидкостей в ограниченных пространствах (помещениях), где быстро растет концентрация горючих элементов до предельной, при которой происходит воспламенение облака. Взрывы газовоздушных смесей могут происходить в:

• помещениях вследствие утечки газов из бытовых приборов;
• ёмкостях их хранения и транспортировки (спецрезервуарах, газгольдерах
  , цистернах, танках — грузовых отсеках танкеров);
• глубинных горных выработках;
• природной среде вследствие повреждений трубопроводов, труб буровых скважин, при интенсивных утечках сжиженных и горючих газов.

Применение эффекта объёмного взрыва в военном деле

На основе эффекта объёмного взрыва пылегазового и пылевоздушного облаков были созданы боеприпасы объёмного взрыва («вакуумные бомбы»). При сбрасывании авиабомбы в зону поражения разрывной снаряд разбрасывает аэрозольную смесь и подрывающие элементы на некоторое расстояние с образованием аэрозольного облака, которое подрывается с некоторой задержкой, необходимой для равномерного распространения аэрозольной смеси. Образующаяся зона высокого давления даже при отсутствии сверхзвуковой ударной волны эффективно поражает живую силу противника, свободно проникая в зоны, недоступные для осколочных боеприпасов.

Использование этого механизма для создания боеприпасов эффективно также тем, что к цели не надо доставлять окислитель (им является атмосферный кислород). А значит, эффект от каждой единицы веса боеприпаса будет выше.

Существуют европейские нормы ATEX
для оборудования, работающего в зоне повышенной опасности.

Для предупреждения взрывов пылевых облаков в промышленности применяют следующие меры:

• вентиляция помещений, объектов и т. д.;
• увлажнение поверхностей;
• разбавление инертными газами (СО ₂
  , N ₂
  ) или порошками (силикатами).

Для предупреждения взрывов паровоздушных облаков применяют меры:

• сведение к минимуму использование горючего пара или газа;
• отсутствие источников зажигания;
• расположение установок на открытой, хорошо проветриваемой местности.

Крупные объёмные взрывы в мирное время

• Железнодорожная катастрофа на перегоне Аша — Улу Теляк
  4 июня 1989 года.
• 1930
  г. — взрыв на угольной шахте в Ахене
  (Германия) привёл к гибели 262 человек.
• Взрыв сахарной пыли на заводе в США
    (недоступная ссылка)
  Архивировано
  29 июля 2012.
  Проверено 21 октября 2016.
• Авария на АЭС Фукусима I
   — взрывы водорода разрушили здания 1, 2 и 3 блоков после землетрясения и цунами 11 марта 2011 года.
• Взрыв на заводе «Пинскдрев»
  25 октября
  2010 года
  и последовавший пожар унесли жизни 14 человек.
• Взрыв на фестивале в Тайване
  случившийся 27 июня
  2015 года
  , при котором пострадало около 500 человек.

1. Предупреждение и локализация взрывов газа и пыли в угольных шахтах
   
   . Дата обращения: 15 марта 2015.
   Архивировано
   2 апреля 2015 года.
   
   
2. Процесс взрыва пыли
   
   . Дата обращения: 15 марта 2015.
   Архивировано
   2 апреля 2015 года.
   
   
3. Кимстач И. Ф. Пожарная тактика. М,, Стройиздат 1954 г.
4. Взрыв сахарной пыли на заводе в США
   

• Обзор боевых бомб объёмного взрыва
  Архивная копия
  от 29 сентября 2007 на Wayback Machine
  .
• Чельцов И. М.
  
  // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона
   : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб.
  , 1890—1907.

Взрыв – процесс
выделения энергии за короткий промежуток
времени, связанный с мгновенным
физико-химическим изменением состоянием
вещества, приводящим к механическому
воздействию на окружающую среду.

По способу выделения
энергии:

5. Лазерный взрыв
– большое количество энергии
сосредотачивается на небольшой площади

По характеру
воздействия на окружающую среду:

1. Фугасный взрыв –
ударная волна (воздушная, сейсмическая
и т.д.)

2. Кумулятивный
взрыв – энергия сосредотачивается в
одну точку

3. Объемно-титанирующий
взрыв – распыление пыли, мелких частиц,
а потом соединение с минимальным
источником огня

Энергия взрыва
характеризуется следующими показателями:

-Тротиловый
эквивалент – количество кг ТНТ
(тринитротолуол) на 1 кг взрывчатого
вещества

-Теплота взрыва –
количество энергии, выделенное 1кг
взрывчатого вещества

-Скорость детонации
– скорость горения (км/с)

Взрывчатые вещества, классификация, виды инициирующих и бризантных взрывчатых веществ

Взрывчатые вещества
– химические соединения ли смесь
веществ, способные под воздействием
внешних условий (накол, нагрев, искра и
т.д.) взрываться.

4. Аэровзвеси (пыль,
туман)

-Азид свинца (PbN6) –
белое кристаллическое вещество, в
реакцию вступает практически со всеми
веществами, скорость детонации большее
5,8км/с, теплота 5,6МДж/кг, негигроскопичен.

-Гремучая ртуть –
сероватый кристаллический порошок,
обладает сверхчувствительностью,
гигроскопична, вступает в реакцию
практически со свсеми металлами, скорость
детонации 5км/с, теплота детонации
6,8МДж/кг. Нет широкого применения.

-Тетразем – белый
кристаллический порошок, желтоватого
цвета, чувствителен к наколу или удару,
применяется в капсюлях

-ТНРС — нечувствителен
к удару, чувствителен с искре.

Все эти вещества
используются в капсюльдетонаторах.

-Тэн (тентонитропентонитрит)
– белое кристаллическое вещество,
обладает 100% детонирующей способностью,
применяется в детонирующих шнурах
(бельевая веревка пропитанная Тэн),
чувствителен к удару.

-Гексоген – белое
вещество, похожее на сахар, широкого
распространения в военном деле , токсичен,
реагирует с большинством металлов,
чувствителен к внешнему воздействию,
нашел применение в террористических
актах, используется с пластификаторами.

-Тетрил – похож на
тротил, желтого цвета, обладает повышенной
мощностью, используется в качестве
промежуточного детонатора.

-Тротил (тол,
тринитротолуол, тралит) – не реагирует
с металлами, не обладает токсичностью,
негигроскопичен, плавится при температуре
70-80 градусов. В промышленности выпускается
в Сиде тротиловых шашек трех видов
(400гр, 200гр, 75гр)

-Пластид 4 —

«Пониженной»
мощности» Относятся все взрывчатые
вещества на базе аммиачной селитры

• #
• #
• #
• #

  C# 5.0 in a Nutshell, 5th Edition.pdf

• #
• #

Эта статья — о физическом процессе. О лингвистическом термине см.  Взрывные согласные
.

У этого термина существуют и другие значения, см. Взрыв (значения)
.

Единого мнения о том, какие именно химические процессы следует считать взрывом, не существует. Это связано с тем, что высокоскоростные процессы могут протекать в виде детонации
или дефлаграции
( медленного горения
). Детонация отличается от горения тем, что химические реакции и процесс выделения энергии
идут с образованием ударной волны
в реагирующем веществе, и вовлечение новых порций взрывчатого вещества в химическую реакцию происходит на фронте ударной волны, а не путём теплопроводности
и диффузии
, как при медленном горении. Различие механизмов передачи энергии и вещества влияют на скорость протекания процессов и на результаты их действия на окружающую среду, однако на практике наблюдаются самые различные сочетания этих процессов и переходы горения в детонацию и обратно. В связи с этим обычно к химическим взрывам относят различные быстропротекающие процессы без уточнения их характера.

Существует более жёсткий подход к определению химического взрыва как исключительно детонационному. Из этого условия с необходимостью следует, что при химическом взрыве, сопровождаемом окислительно
-восстановительной реакцией (сгоранием), сгорающее вещество и окислитель должны быть перемешаны, иначе скорость реакции будет ограничена скоростью процесса доставки окислителя, а этот процесс, как правило, имеет диффузионный характер. Например, природный газ
медленно горит в горелках домашних кухонных плит, поскольку кислород медленно попадает в область горения путём диффузии. Однако если перемешать газ с воздухом, он взорвётся от небольшой искры — объёмный взрыв
. Существуют очень немногие примеры химических взрывов, не имеющих своей причиной окисление/восстановление, например реакция мелкодисперсного оксида фосфора(V)
с водой, но её можно рассматривать и как паровой взрыв
.

Индивидуальные взрывчатые вещества
, как правило, содержат кислород в составе своих собственных молекул. Это метастабильные вещества, которые способны храниться более или менее долгое время при нормальных условиях. Однако при инициировании взрыва веществу передаётся достаточная энергия для самопроизвольного распространения волны горения или детонации, захватывающей всю массу вещества. Подобными свойствами обладают нитроглицерин
, тринитротолуол
и другие вещества. Бездымные пороха
и чёрный порох
, который состоит из механической смеси угля, серы
и селитры
, в обычных условиях не способны к детонации, но их традиционно также относят к взрывчатым веществам.

Ядерный взрыв
 — это неуправляемый процесс высвобождения большого количества тепловой
и лучевой
энергии
в результате цепной ядерной реакции
расщепления атома или реакции термоядерного синтеза
. Искусственные ядерные взрывы в основном используются в качестве мощнейшего оружия
, предназначенного для уничтожения крупных объектов и скоплений.

Технологии на основе взрывных процессов применяются в военном деле, на взрыве основано действие боеприпасов.

Мирные технологии включают в себя разрушение конструкций направленным взрывом, сварку взрывом
, взрывной синтез
материалов, добычу полезных ископаемых
и др.

• Андреев С. Г., Бабкин А. В., Баум Ф. А. и др.
  Физика взрыва / Под редакцией Л. П. Орленко. — издание 3-е, переработанное и дополненное. — М.
  : Физматлит, 2004. — 656 с. — ISBN 5-9221-0220-6
  .
• ГОСТ 12.1.010-76 ССБТ. Взрывобезопасность. Общие требования

Взрыв

–
внезапное изменение физического или
химического состояния вещества,
сопровождающееся крайне быстрым
превращением (выделением) энергии.

Толковый словарь
дает следующее определение взрыва:
явление, сопровождающееся:

2. быстрой
   химической или ядерной реакцией с
   выделением тепла и стремительным
   расширением газов;

3. разрушающим
   действием за счет повышенного давления
   в области взрыва.

Быстрое выделение
энергии, как правило, приводит к разогреву,
движению и сжатию продуктов взрыва и
окружающей среды, возникновению
интенсивного скачка давления, разрушению
и разбрасыванию. В окружающей среде
образуется и распространяется особого
рода возмущение – ударная волна. Полное
количество выделившейся при взрыве
энергии определяет масштаб явления,
объемы и площади, охваченные разрушением.
Концентрация энергии (энергии в единице
объема) определяет интенсивность
разрушений в очаге взрыва.

Взрыв и его разновидности

Основные виды
исходной энергии взрыва:

2. атомная
   энергия
   
   (ядерная энергия) – удельная
   энергия (энергия на единицу веса) при
   ядерных взрывах в 10 ⁷
   –10 ⁸
   раз
   выше удельной химической энергии;

3. электрическая
   энергия
   
   – взрыв может возникнуть
   при искровом разряде или быстром
   разряде через тонкую проволоку; молния
   является примером подобного рода взрыва
   в природе;

4. кинетическая
   энергия
   
   движущихся тел – при
   соударениях тел, движущихся с большими
   скоростями, может внезапно выделиться
   тепловая энергия, достаточная для
   превращения части вещества в нагретый
   сжатый газ, что приводит к взрыву.
   Подобного рода взрывы возникают при
   падении крупных метеоритов;

5. энергия
   сжатых газов
   
   – взрывы баллонов со
   сжатыми газами, паровых котлов –
   примерами являются вулканические
   взрывы;

6. внезапный
   переход потенциальной энергии
   упругих деформаций
   
   в энергию
   движения среды представляет собой
   своеобразный взрыв, протекающий без
   какого-либо участия сжатых газов.
   Большинство землетрясений являются
   взрывами такого типа.

Наиболее изученными
и имеющими важнейшее практическое
значение являются взрывы, связанные с
внезапным выделением химической энергии,
возникающие при весьма быстром химическом
превращении с выделением теплоты и
образованием нагретых сжатых газов.

В химических системах
взрыв может возникнуть цепным или
тепловым путем, от удара и трения, от
взрыва другого заряда (в частности, от
капсюля- детонатора). Сущность теплового
взрыва вскрыта акад. Н.Н. Семеновым и
заключается в том, что при определенных
условиях в веществе нарушается тепловое
равновесие: приход тепла реакции
становится больше теплоотдачи. В
результате в системе начинается
лавинообразное нарастание скорости
реакции и температуры вплоть до появления
пламени и возникновения взрыва.
Возникновение взрыва при ударе связано
с появлением местных микроскопических
разогревов, приводящих к развитию
микроочагов горения. В химических
системах взрыв обычно возникает в
некоторой части системы и затем
распространяется на всю систему. При
поджигании взрывчатого вещества сначала
возникает медленное горение взрывчатого
вещества. На открытом воздухе процесс
может полностью пройти в виде медленного
горения, без развития местного повышения
давления, без развития взрыва. Если же
горение происходит в условиях замкнутого
или полузамкнутого объема, то возникшее
повышение давления может привести к
существенному ускорению горения и
развитию взрыва. Кроме повышения
давления, являющегося основным фактором
перехода горения во взрыв, существенным
также является предварительный разогрев
горящей системы. При сильном ударе по
взрывчатому веществу одновременно
возникают очаги разогрева и весьма
высокое давление, что способствует
возникновению взрыва. Если местное
повышение давления станет большим, то
образуется ударная волна, способная
передавать разложение от слоя к слою,
возникает детонация – явление
распространения по взрывчатому веществу
экзотермической химической реакции,
возбуждаемой ударной волной. Скорость
распространения детонационной волны
(скорость детонации) составляет несколько
тысяч метров в секунду.

Классификация и поражающие факторы взрывов. Критерии, характеризующие взрывы.

Взрыв
(слайд 15) — это быстро протекающий процесс
химического или физического превращения
вещества, сопровождающийся освобождением
большого количества энергии в ограниченном
объеме, в результате которого образуется
и распространяется ударная волна,
способная создать угрозу жизни и здоровью
людей, нанести ущерб экономике и
окружающей среде, а также стать источником
ЧС.

Большинство
взрывов имеет химический
характер

,

представляющий
собой по сути процесс горения, протекающий
с огромной скоростью (сотни м/с).
Энергоносителями таких взрывов могут
быть твердые, жидкие и газообразные
вещества, а также аэрозоли и аэровзвеси
горючих веществ (пыль, туман) в воздухе.
Некоторые твердые и жидкие взрывчатые
вещества (ВВ) имеют окислитель в своем
составе и потому могут взрываться в
условиях отсутствия кислорода (воздуха).

К
взрывам, обусловленным физическими
процессами

,

относятся
взрывы сжатых газов и перегретого пара.
Обычно взрывы такого рода встречаются
достаточно редко, в основном, при авариях.
Примером взрыва, обусловленного
физическими процессами, является взрыв
парогазовой смеси на Чернобыльской
АЭС. К физическим взрывам относится
также явление физической детонации —
взрыв при смешении горячей и холодной
жидкостей, когда температура одной
существенно превосходит другую.

Объемный
взрыв газовоздушных смесей

и

аэровзвесей

представляет собой специфическую
разновидность взрыва ,

которому
всегда предшествует образование
объемного облака, где горючий компонент
присутствует в смеси с окислителем
(кислородом воздуха) в определенной
концентрации.

Оксид
углерода образует взрывчатую смесь с
воздухом в соотношении 1:2. Пример взрыва
оксида углерода: взрыв при создании
резкого притока кислорода (открывание
дверей, окон) в горящее помещение, где
образовалось большое количество оксида
углерода.

Энергия
сгорания многих парогазовых смесей при
объемном взрыве во много раз превосходит
энергию сгорания твердых веществ, а
скорость распространения ударной волны
в пределах облака ВВ может достигать 1
— 3 км/с, что обуславливает огромную
разрушительную силу объемных взрывов.
Кроме того, проникая в помещения через
окна и проемы, облако ВВ может поражать
людей и производить разрушения внутри
помещений и за пределами.

Ядерный
взрыв

,

представляет
собой процесс быстрого освобождения
большого количества внутриядерной
энергии в ограниченном объеме. Ядерные
взрывы обладают наибольшим поражающим
и разрушающим действием.

Причинами
взрывов могут быть резкие воздействия
(удар, сжатие), изменение температуры
(искра), химическая реакция, ударная
волна другого взрыва и т. п.

1. Ударная
   волна

   — воздействие резкого возрастания
   давления и температуры воздуха.

Давление
скоростного напора воздуха и, как
результат, — ущерб (поражение), наносимый
за счет метательного действия скоростного
напора (обломками конструкций, камнями,
осколками и т. д.).

2. Тепловое
   воздейств
   ие,
   как следствие возгорания в очаге взрыва.

3. Сейсмическое
   воздействие
   .
   При мощных подземных взрывах возможно
   сейсмическое воздействие взрыва.

1. Избыточное
   давление во фронте ударной волны

   ( ∆Рф
   )
   
   
   —
   это разность между максимальным
   давлением во фронте ударной волны
   (Ртах)
   
   и
   нормальным атмосферным давлением (Ро)

∆ Рф
= Ртах — Ро

2. Давление
   скоростного напора во фронте ударной
   волны

   (Рск)
   
   —
   динамическая нагрузка, создаваемая
   потоком масс воздуха, следующих за
   фронтом ударной волны. Оно находится
   в прямой зависимости от плотности и
   скорости воздуха за фронтом ударной
   волны. Характер
   разрушений в зависимости от избыточного
   давления ударной волны.

Поражение
людей при взрыве может явиться результатом
как прямого, так и косвенного воздействия
ударной волны. Характер и степень
поражения людей зависят от степени их
защищенности на человека, находящегося
за укрытием, воздействует в основном
избыточное давление ударной волны.
Травмы и контузии при взрыве могут
носить характер крайне тяжелых, тяжелых,
средней тяжести и легких поражений.

3. Осколочные
   поля.
   
   
   Избыточное
   давление, не превышающее 10 кПА, считается
   безопасным для укрытых людей, однако
   открыто расположенные люди могут
   получать поражения за счет летящих
   камней и осколков стекла даже при
   избыточном давлении 2 кПА и более; а при
   давлении 10 кПа травмы за счет метательных
   действий ударной волны могут носить
   характер тяжелых и смертельных.

Учебный
вопрос № 4.

Что такое взрыв

Взрыв определяют как внезапную реакцию окисления или разложения с повышением температуры, давления или обоих этих параметров одновременно. Это относится к химической реакции, которая при одновременном контакте и в определённом соотношении кислорода (воздуха), горючего материала и источника воспламенения вызывает резкое повышение температуры и давления. Если возникающее тепло не может быть отведено достаточно быстро, происходит внезапное объёмное расширение сопутствующих газов и выделение большого количества тепловой энергии, сопровождаемое волной давления — взрывом.

Угроза взрыва

Чтобы произошел взрыв, одновременно должны присутствовать следующие факторы:

• наличие легковоспламеняющегося материала в производственном процессе или в окружающей среде;
• кислород (воздух);
• источник возгорания;
• определённое соотношение кислорода и горючего материала.

К легковоспламеняющимся материалам относятся пары, взвеси, газы, пыль. Они могут появиться в результате утечки в процессе производства, а также при транспортировке или хранении. Пыль от материалов, которые измельчаются для дальнейшей обработки, особенно распространена в промышленных зонах. Взрывы пыли могут иметь такие же разрушительные последствия, как и взрывы газа.

Горючие материалы, контактируя с кислородом, воспламеняются только в определенном соотношении и при наличии источника возгорания. Решающую роль здесь играют температура вспышки материала и предел его взрыва.

Температура вспышки — низший температурный предел для горючих жидкостей, при котором образуется паровоздушная смесь. Для такой гибридной смеси соотношение концентраций определяет, может ли образоваться взрывоопасная атмосфера. Это описывает пределы взрываемости отдельных материалов: каждый горючий материал имеет определенный диапазон в виде смеси с кислородом, в которой может произойти взрыв. Как при слишком высоких, так и при чрезмерно низких концентрациях происходит не взрыв, а стационарная реакция, или горение вообще отсутствует. Смесь взрывоопасна только при воспламенении в диапазоне между верхним и нижним пределами взрываемости.

Пределы взрываемости зависят от давления, температуры и концентрации кислорода. Кроме того, существуют химически нестабильные, или пирофорные вещества (цезий, рубидий, белый фосфор), которые воспламеняются только при контакте с кислородом или воздухом. В обращении с ними требуется особая осторожность.

Это касается и пылевых скоплений, опасность самовозгорания которых возрастает с увеличением толщины их слоя. Изолирующий эффект пыли может вызвать аккумуляцию тепла, что приведет к самовозгоранию.

Причины взрывов

Взрывоопасные ситуации могут возникать повсюду, где имеются необходимые и достаточные для этого условия: на производственных предприятиях, объектах инфраструктуры, в жилых помещениях.

К самым распространённым причинам взрывов относятся:

• нарушение технологических процессов на производствах;
• несоблюдение правил хранения, перевозки горючих материалов и техники безопасности при работе с ними;
• неправильная эксплуатация или поломка газового, парового оборудования.

Отдельно следует назвать причиной взрывов преднамеренное использование поражающих боеприпасов и оружия в военных, террористических и противоправных действиях.

Виды и типы взрывов

Выделяют три основных типа взрывов. Каждый из них может быть одинаково разрушительным и причинять колоссальный ущерб населению, инфраструктуре, окружающей среде.

Химические взрывы происходят в результате реакций разложения или соединения, сопровождающихся выделением теплоты. Следствием этого становится быстрое расширение выделяемого газа и образование ударной волны.

При механическом (физическом) взрыве внутри ограниченного пространства происходит расширение газа под высоким давлением. Выброс за пределы пространства избыточного давления создает ударную волну.

Ядерный взрыв происходит в результате реакции синтеза или деления, при которой очень быстро выделяется большое количество тепла и газа. Высвободившаяся энергия нагревает окружающий воздух и создает взрывную волну.

Вид взрыва зависит от свойств горючих материалов и их взаимодействия с атмосферным кислородом, который горит только с определённым количеством горючей субстанции (процесс окисления). В зависимости от силы взрыва и связанной с ним скорости распространения волны давления различают:

• низкоскоростную детонацию;
• дефлаграцию, или распространение процесса горения с дозвуковой скоростью;
• детонацию, или распространение взрыва со сверхзвуковой скоростью.

Следствием всех типов взрывов являются ударное, тепловое и вибрационное воздействия на объекты, нередко приводящие к их разрушению или уничтожению.

Радиус и зона действия

Радиус взрыва — область, в которой будут подвергнуты воздействию все находящиеся там после взрыва объекты. Последствия взрыва распределяются в трёх зонах:

• Зона детонационной волны, в радиусе которой происходит разделение взрывчатых веществ на отдельные компоненты, с высокой скоростью разлетающиеся от места взрыва.
• Зона действия продуктов взрыва, в которой полностью уничтожаются все находящиеся там объекты. На её границе образуется автономно движущаяся ударная волна.
• Зона действия воздушной ударной волны, в зависимости от силы которой образуются подзоны сильных, средних и слабых повреждений. На границе последней подзоны ударный воздушный поток трансформируется в звуковую волну.

Поражающие факторы

Действия продуктов взрыва и образовавшаяся ударная волна в зоне своего действия имеют свои характеристики. Главными из них являются поражающие факторы.

Первичные

Основной поражающий фактор взрыва — ударная волна, распространяющаяся от центра взрыва со сверхзвуковой скоростью. К первичным факторам относятся массивы летящих осколков разрушенных конструкций, зданий, оборудования, а также взрывных устройств и боеприпасов — мин, снарядов, бомб.

Вторичные

Вторичными последствиями взрыва становятся пожары как на открытой местности, так и внутри зданий, утечка токсичных и других опасных веществ при разрушении производственных цехов и оборудования. К этому же ряду относятся ранения и заваливание людей обломками стеклянных конструкций, обрушившихся зданий. Вторичными последствиями взрыва могут стать природные катастрофы — затопления из-за разрушенных плотин, а также заражение атмосферы, воды, почвы.

Последствия взрывов

Основные последствия взрывов в зонах жилой и промышленной застроек — человеческие жертвы и обрушение зданий.

Степени тяжести травм и их характеристики

Взрывы способны одновременно причинять травмы множеству людей, вызывая различные поражения — от локальных и незначительных до мультиорганных, опасных для жизни.

Различают три вида взрывных травм:

• первичные — возникающие при непосредственном воздействии ударной волны (баротравмы);
• вторичные — полученные в результате ранений осколками предметов, находящихся в зоне взрыва;
• третичные — как результат ударов тела пострадавшего об землю или преграды на траектории отбрасывания.
• четвертичные — вызванные воздействием огня, дыма, радиации, биологических агентов, вдыханием продуктов сгорания, пыли, токсинов, воздействием окружающей среды и психологической реакцией на события.

Кроме того, инфразвуковые колебания и мощный импульсный шум, сопровождающие взрыв, нередко вызывают у человека акустическую травму.

Тип и сила удара зависят от многих факторов, хотя основным механизмом, определяющим степень повреждения, является количество кинетической энергии, высвобождаемой за короткий период времени.

К другим вовлечённым факторам относятся:

• вид взрыва;
• расстояние от эпицентра, на котором находилась жертва;
• метеоусловия в зоне взрыва;
• местонахождение — в помещении или на открытой местности;
• положение, поза человека — стоя, сидя или лёжа;
• наличие защитных средств у пострадавших в момент взрыва.

В зависимости от силы воздействия ударной волны полученные травмы классифицируются как лёгкие, средние, тяжёлые и крайне тяжёлые. Основная информация об этом представлена в таблице ниже.

Если пострадавшие в момент взрыва находились в постройках, тяжесть полученных ими травм будет зависеть от степени разрушения сооружения. Для людей, находившихся внутри конструкций, подвергшихся воздействию взрыва, проникновение осколков стекла и удары других обломков, вызванных взрывом, были постоянными причинами смерти и серьезных травм. Тотальная гибель людей происходит при полном разрушении зданий. Средняя степень повреждений влечет за собой около 50% летальных исходов. Незначительные обрушения сооружений не вызывают большого количества жертв.

Действия взрыва на здания и сооружения

При взрыве часть энергии выделяется в виде тепла, часть — в виде ударных волн, проходящих через воздух и землю. Ударная волна распространяется со сверхзвуковой скоростью во всех направлениях от источника взрывчатого вещества, уменьшаясь по интенсивности по мере удаления от источника. Ударные волны, отражаясь от рельефа почвы, зданий и других поверхностей, усиливают силу воздействия взрыва. Наиболее выражены эти отражения в черте плотных городских застроек.

Здания испытывают воздействие взрывов в несколько этапов.

• Первоначальная взрывная волна разбивает окна и вызывает другие разрушения фасада здания. Также оказывается давление на кровлю и стены с последующим их повреждением.
• На втором этапе взрывная волна проникает в здание и оказывает воздействие на конструкцию. Давление, направленное вверх, может быть чрезвычайно разрушительным для плит и колонн, поскольку действует вопреки конструкции, используемой для противодействия гравитационным нагрузкам. Давление воздушной ударной волны внутри здания может фактически увеличиваться, поскольку волны отражаются от поверхностей и конструктивных элементов.
• На третьем этапе каркас здания загружается глобально и реагирует на воздействие ударной волны как на кратковременное землетрясение большой силы.

Информация о различиях и характере разрушения зданий и сооружений представлена в таблице ниже.

Давление взрыва, испытываемое конструкцией, связано с количеством используемого взрывчатого вещества и расстоянием от здания до места взрыва. Пиковое падающее давление, вес заряда и расстояние математически связаны выражением, которое изменяется как функция веса взрывчатого вещества и куба расстояния. Эта взаимосвязь имеет решающее значение для понимания воздействия взрывов на конструкции. Если большое взрывное устройство взорвется рядом со зданием, глобальный ущерб и размер образовавшегося в результате кратера в грунте могут быть увеличены до такой степени, что произойдет катастрофическое обрушение строения.

Что делать при ядерном взрыве

Защитой от всех поражающих факторов ядерного оружия является укрытие населения в защитных сооружениях. Люди, укрытые в таких убежищах, не подвержены воздействию поражающих факторов ядерного взрыва — светового излучения, ударной волны. Конструкции защитных сооружений значительно ослабляют действия проникающей радиации и радиоактивного излучения при заражении местности радиоактивными веществами.

При нахождении людей во время ядерного взрыва вне убежищ, в целях защиты необходимо использовать ближайшие естественные укрытия. Если их нет рядом, нужно повернуться к взрыву спиной, лицом вниз лечь на землю, спрятав руки под себя. Когда пройдёт ударная волна, — через 15 –20 секунд после взрыва — следует встать и немедленно надеть средство защиты органов дыхания (противогаз, респиратор). При неимении их плотно закрыть нос и рот подручным материалом — плотной тканью, шарфом, платком.

Затем необходимо отряхнуть одежду и обувь от осевшей на них пыли, при возможности воспользоваться средствами защиты кожи и покинуть зону поражения или укрыться в ближайшем защитном сооружении.

Взрыв — это внезапное выделение энергии в виде мощной ударной волны, сильного нагрева, а зачастую и быстрого расширения газов. Эти впечатляющие и зачастую разрушительные события изучались и документировались на протяжении столетий, поскольку они могут быть следствием самых разных природных и антропогенных причин. Взрывы являются фундаментальным аспектом химии, физики и техники, и их понимание необходимо в различных областях, включая военную, промышленную и научную.

Виды взрывов

Взрывы можно разделить на несколько типов, каждый из которых имеет свои особенности и причины:

Химические взрывы

При химических взрывах происходит быстрая химическая реакция веществ, приводящая к выделению энергии в виде тепла, света и ударной волны. В качестве примера можно привести детонацию взрывчатых веществ, сгорание топлива в двигателе внутреннего сгорания, а также фейерверки. Химические взрывы являются результатом химических реакций, таких как окисление или горение, в результате которых за короткий промежуток времени выделяется значительное количество энергии.

Ядерные взрывы

Ядерные взрывы являются результатом цепной ядерной реакции, протекающей в виде деления или слияния ядер. При делении ядер тяжелые атомные ядра, такие как уран или плутоний, распадаются на более мелкие фрагменты с выделением огромного количества энергии. При ядерном синтезе легкие атомные ядра, например изотопы водорода, объединяются с образованием более тяжелых элементов, также выделяя огромное количество энергии. Ядерные взрывы могут иметь разрушительные последствия и часто ассоциируются с оружием или являются следствием аварий на АЭС.

Физические взрывы

Физические взрывы происходят при быстром высвобождении механической энергии, часто в результате разрушения систем, находящихся под давлением, например, при разрыве трубы или сосуда. Внезапный выброс сжатых газов или разрушение герметичной оболочки может привести к образованию ударной волны и разбросу обломков. Физические взрывы часто встречаются в промышленных условиях и могут быть следствием аварий или неисправностей оборудования.

Вулканические взрывы

Вулканические взрывы происходят в результате сброса давления газа в вулканической системе. Когда магма накапливает газ и давление внутри вулкана, он может извергнуться с силой, что приводит к вулканическому взрыву. В результате извержения могут быть выброшены пепел, лава и пирокластические потоки, наносящие значительный ущерб окружающим территориям.

Космические взрывы

Взрывы могут происходить и в космическом пространстве, прежде всего в результате образования сверхновых звезд, которые представляют собой гибель массивных звезд. Когда звезда завершает свой жизненный цикл, она может взорваться, выделив огромное количество энергии и испустив интенсивное излучение. Эти космические взрывы могут иметь далеко идущие последствия для Вселенной, способствуя образованию новых элементов и влияя на развитие галактик.

Последствия взрывов

Взрывы вызывают различные эффекты, зависящие от их типа и выделяемой энергии. К общим эффектам относятся:

Ударная волна:
Ударная волна — это резкое изменение давления, исходящее из точки взрыва. Она может привести к повреждению сооружений и травмированию людей.

Тепло:
при взрывах выделяется интенсивное тепло, которое может привести к возгоранию и сильным ожогам.

Звук:
Звук, издаваемый взрывами, часто бывает оглушительным и может оказывать вредное воздействие на слух.

Обломки:
При взрывах обломки могут разлетаться с большой скоростью, что представляет значительную угрозу для всех, кто находится поблизости.

Световые эффекты:
Некоторые взрывы, например, фейерверки или взрывы горючих газов, приводят к появлению видимого света и красочных эффектов.

Химическое загрязнение:
При химических взрывах могут выделяться токсичные газы и химические вещества, представляющие опасность для здоровья населения близлежащих районов.

Области применения

Несмотря на то что взрывы могут быть разрушительными и опасными, управляемые взрывы имеют различные практические применения, в том числе:

Снос:
Управляемые взрывы используются для безопасного разрушения зданий и сооружений.

Горнодобывающая промышленность:
Взрывчатые вещества используются в горнодобывающей промышленности для разрушения горных пород и добычи полезных ископаемых.

Пиротехника:
Фейерверки и спецэффекты в индустрии развлечений основаны на контролируемых химических взрывах.

Движущая сила:
Ракетные и реактивные двигатели используют управляемые взрывы топлива для создания тяги.

Исследования и испытания:
Взрывы используются в научных исследованиях и испытаниях для изучения различных явлений и материалов.

В заключение следует отметить, что взрывы — это удивительное и сложное явление, имеющее различные причины и последствия. Хотя они могут быть разрушительными, они также имеют ценное применение во многих областях. Изучение взрывов привело к прогрессу в науке, технологии и технике, способствуя пониманию мира природы и расширяя наши возможности использования энергии в различных целях.