Петр Хохлов - Атомная энергия и флот

Скорость ударной волны в момент ее возникновения чрезвычайно велика. Вблизи центра взрыва атомной бомбы (эквивалентной 20 000 тонн тротила) она превышает 4000 метров в секунду. Однако при дальнейшем распространении скорость волны быстро снижается, приближаясь к скорости звука (340 метров в секунду).

Движущаяся со сверхзвуковой скоростью ударная волна подвергает сжатию все бóльшую и бóльшую массу воздуха, находящегося на пути ее распространения. Поэтому длина волны (толщина зоны сжатия) непрерывно увеличивается. Одновременно возрастает и продолжительность ее действия. Вместе с тем давление в зоне сжатия падает, разрушительная сила атомного взрыва уменьшается. Так, на расстоянии 600 метров от эпицентра взрыва атомной бомбы среднего калибра избыточное давление достигает 1,4 кг/см 2при продолжительности действия 0,5 секунды. На удалении же в 2200 метров оно составляет только 0,18 кг/см 2, зато продолжительность действия волны увеличивается до 1 секунды, т. е. в два раза.

Частицы воздуха, смещенные со своего прежнего места в зону сжатия, постепенно замедляют скорость и под влиянием меньшего давления в зоне разрежения движутся (отсасываются) обратно. Таким образом, после прохождения волны сжатия и волны разрежения давление в воздушной среде достигает прежней величины, т. е. становится равным атмосферному.

Поражающее действие воздушной ударной волны зависит от мощности атомного заряда, высоты, на которой он взорван, расстояния от эпицентра взрыва, рельефа местности, формы, размеров и прочности объекта, его положения относительно фронта волны.

Если взрыв произошел в воздухе над землей или водной поверхностью, происходит своеобразное явление, характерное для взрывов большой мощности. До достижения поверхности воды (земли) ударная волна распространяется концентрически во все стороны в виде все увеличивающейся шаровой поверхности. Под проекцией точки взрыва, называемой эпицентром, падающая вниз ударная волна достигнет земли и отразится от нее. Вследствие резкой остановки сжатого слоя воздуха, двигавшегося со сверхзвуковой скоростью, давление и плотность его в ударной волне резко возрастают и превышают первоначальные величины в два с лишним раза. Так как за зоной сжатия падающей волны следует зона разрежения, то наличие резкого перехода в давлениях вызывает движение остановившегося на мгновение сжатого слоя воздуха в обратном направлении, т. е. вверх и в стороны.

Примерно до расстояния, равного высоте взрыва заряда, падающая и отраженная ударные волны будут иметь почти одинаковую скорость и общую точку соприкосновения, двигаясь одна за другой. Затем отраженная ударная волна вследствие прохождения ее в более уплотненной воздушной среде (к тому же немного разогретой идущей впереди падающей волной) будет двигаться быстрее и станет наползать с тыльной стороны на зону сжатия падающей волны, а потом сольется с ней. С этого момента у поверхности воды (земли) образуется третья волна — головная ударная волна. Она имеет вертикальный фронт и давление больше, чем в каждой из волн, ее образовавших. Поэтому разрушающее действие атомного взрыва в дальней зоне будет определяться главным образом мощью головной ударной волны.

Можно сказать, что при воздушном взрыве падающая ударная волна, постепенно теряющая свою силу, получает как бы дополнительный разовый импульс от догнавшей ее отраженной волны. Наибольшие по площади разрушения зданий городского типа ударная волна производит, например, при взрыве атомной бомбы малого и среднего калибра на высотах от 400 до 600 метров.

Таким образом, в ближней зоне поражающее действие будет нанесено кораблям и береговым объектам главным образом отраженной ударной волной, а в дальней зоне — головной волной. Последняя возникает с расстояния, равного высоте взрыва, и все время увеличивается по высоте. Практически все наземные объекты и корабли в радиусе разрушения будут полностью накрыты головной ударной волной.

При наземном взрыве на образование воздушной ударной волны существенное влияние оказывает поверхность земли. Энергия взрыва, которая расходовалась на создание сферической ударной волны при воздушном взрыве, здесь тратится на образование ударной волны только в одной верхней полусфере, так как нижнюю полусферу занимает среда другой плотности — земля. Следовательно, та же энергия взрыва расходуется на воздушную среду, в два раза меньшую по объему, и по существу сила наземного атомного взрыва удваивается. По этой причине давление во фронте ударной волны наземного взрыва в полтора–два раза больше, чем в падающей волне воздушного взрыва.

Ударная волна наземного взрыва распространяется параллельно поверхности земли (фронт ее вертикальный) и постепенно затухает. Раскаленные газы из огненного шара растекаются по поверхности земли в виде клина, срезающего и сжигающего все объекты на своем пути.

При надводном взрыве образуется воздушная ударная волна с такими же параметрами, как и при наземном взрыве. Одновременно в прилегающих слоях воды возникнет подводная ударная волна и морские поверхностные волны. Для надводных кораблей в этом случае более опасна воздушная ударная волна, радиус разрушения которой будет больше, чем у слабой подводной ударной волны.

При встрече ударной волны с преградой возникает так называемое давление отражения, превышающее давление в свободном воздухе в два раза и более (в зависимости от давления во фронте ударной волны). Повышение давления в этом случае объясняется тем же явлением, что и при образовании отраженной ударной волны.

В условиях военно-морских баз, которые в большинстве случаев создаются в закрытых от ветров бухтах, имеющих удобные якорные стоянки, взрыв атомной бомбы может причинить большие повреждения кораблям, а также причальным сооружениям и объектам, находящимся на берегах этих бухт. Наоборот, объекты, расположенные на обратных скатах окружающих холмов, в ущельях и ложбинах, будут в известной степени экранированы от ударной волны и испытают лишь значительно ослабленное ее воздействие.