< Предыдущая		Оглавление		Следующая >

4.2. Механическое воздействие на организм человека

При механическом воздействии в результате действия кинетической энергии возникают разрушения или повреждения биологических организмов, материальных объектов, природных ландшафтов. Это наиболее распространенный вид воздействия при природных и техногенных бедствиях. Примерами поражающих факторов механического характера могут быть воздушная и гидродинамическая ударные волны и потоки, сейсмические толчки, воздействие масс породы и снега, падающих конструкций, разлетающихся осколков и т.п.

Акустическое воздействие, как правило, возникает при взрывах и сильном шуме (грохоте), сопровождающем некоторые стихийные бедствия. Оно в основном оказывает психологическое угнетающее и деморализующее влияние на человека. Механическое акустическое воздействие на объекты возможно лишь при больших интенсивностях звука, особенно низкой частоты.

Поражающее действие ударной волны

Ударная волна образуется в результате взрыва, представляющего собой кратковременный процесс весьма быстрого превращения вещества с выделением большого количества энергии в небольшом объеме. Указанные превращения могут быть физическими - разрушения резервуаров со сжатым газом, паровых котлов, а также химическими - в результате химической реакции (конденсированные или газообразные взрывчатые вещества) или ядерной реакции.

При воздушном взрыве ударная сферическая волна достигает земной поверхности и отражается от нее (рис. 4.2.).

На некотором расстоянии от эпицентра взрыва (проекция центра взрыва на земную поверхность) фронт отраженной волны сливается с фронтом падающей, вследствие чего образуется так называемая головная волна (Г) с вертикальным фронтом, распространяющаяся от эпицентра вдоль земной поверхности. Ближняя зона, где отсутствует слияние фронтов, называется зоной регулярного отражения, а дальняя зона, в которой распространяется головная волна, - зоной нерегулярного отражения. В ближней зоне при умеренной высоте взрыва давление в ударной волне очень велико. Поэтому наибольший интерес представляют данные об ударной волне в дальней зоне. Обычно рассматривают воздушную ударную волну, распространяющуюся от эпицентра с вертикальным фронтом.

Рис. 4.2. Схема волнообразования при воздушном взрыве: Э - эпицентр; П - фронт падающей волны; О - фронт отраженной волны; Г - фронт головной ударной волны; Т - траектория тройной точки

С момента прихода фронта воздушной ударной волны в точку на земной поверхности давление резко увеличивается до максимального значения Р_ф а затем убывает до атмосферного Р₀ и ниже (рис. 4.3).

Поражения людей от ударной волны возникают в результате

непосредственного прямого ее действия (избыточное давление, скоростной напор), а также от косвенного воздействия (летящие предметы и обломки). Основными поражающими элементами ударной волны являются высокое избыточное давление во фронте ударной волны ΔΡ_ф и импульс I.

Величина скоростного напора определяет силу динамического удара и метательное действие волны. Воздействуя на тело человека, ударная волна производит в нем кратковременную деформацию, порождает распространяющуюся в теле волну мгновенного сжатия и расширения, которые больше всего проявляются при переходе от плотной ткани к органам, содержащим воздух (легкие и др.) и имеющим полости, наполненные жидкостью (желчный пузырь, желудочки головного мозга и др.). Это приводит к множественным разрывам органов и тканей. Наиболее тяжелые повреждения наблюдаются на стороне, обращенной к месту взрыва.

Рис. 4.3. Изменение давления в ударной волне со временем в фиксированной точке

Ударная волна вызывает у человека открытые и закрытые травмы. Тяжесть травмы зависит от величины скоростного напора сжатого воздуха, отрицательного давления зоны разряжения и длительности действия волны. Характер травмы в основном определяется величиной избыточного давления в ударной волне. Так, при мгновенном воздействии на незащищенного человека избыточного давления в пределах:

o 10-20 кПа обычно возникают неприятные субъективные ощущения без потери трудоспособности;

o 20-30 кПа возможна легкая степень контузии, разрывы барабанных перепонок у некоторых людей с потерей трудоспособности;

o 30-50 кПа возникают травмы средней тяжести, сопровождающиеся нередко кровотечением из ушей, носоглотки, кратковременной потерей сознания, иногда повреждением костей;

o 50-80 кПа возникают тяжелые травмы в виде разрывов внутренних органов, повреждения среднего уха (баротравмы, акутравмы), контузии с длительной потерей сознания, кровоподтеками на стороне, обращенной к месту взрыва, мелкоточечными кровоизлияниями в органах и тканях и др. Возможны летальные исходы;

o 80-100 кПа и более приводит обычно к крайне тяжелой и смертельной травме.

Большую опасность для человека представляет и косвенное воздействие ударной волны. Обломки разрушенных зданий, оборудования, летящие предметы могут послужить причиной таких тяжелых травм, как травматический токсикоз (синдром длительного раздавливания), травматическая асфиксия, развиваюшиеся при продолжительном воздействии, например, на конечности или грудную клетку. Так, при давлении во фронте ударной волны 30 кПа скорость движения воздушных масс равна 63,2 м/с или примерно в 2 раза выше скорости ураганного ветра. Воздушные массы также могут отбрасывать человека на значительное расстояние. Изучено, что скорость отброса человека до 3 м/с - безопасна для его здоровья, 6,5 м/с - порог поражения, 16,5 м/с - приводит к 50% потерям, 42 м/с - приводит к 100% потерям.

Существенную роль в травмировании человека осколками играют аварии с сосудами с газами, находящимися под давлением, так как 50% энергии взрыва такого баллона уходит на кинетическую энергию осколков разрушенного сосуда.

В результате воздействия ударной волны могут возникать весьма разнообразные по характеру и тяжести травмы: закрытые травмы, ушибленно-рваные раны и переломы костей.

< Предыдущая		Оглавление		Следующая >