Осколочное воздействие

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Тульский государственный университет

Институт высокоточных систем им. В.П. Грязева

Машиностроительный факультет

Кафедра «Газовая динамика»

Рассмотрено на заседании кафедры

протокол № 1 от “30” августа 2010 г.

Зав. кафедрой __________________ а.н. чУКОВ

Лабораторная ратота №4

ОЦЕНКА ПАРАМЕТРОВ ВЗРЫВНЫХ УСТРОЙСТВ ПО ПОВРЕЖДЕНИЮ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ЗАНЯТИЯ

Целью данного занятия является изучение параметров взрывных устройств по повреждению организма человека.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

ОСКОЛОЧНОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ

Энергия осколка определяется по табл. 1.

Таблица 1 Минимальная энергия осколка, Дж, при повреждении организма человека

Сопоставим полученные предельные уровни повреждения организма осколками с критерием осколочного поражения живой силы по нормативному документу - системе исходных данных (СИД), выражаемым формулами:

(1)

где - минимальная удельная энергия осколка; - масса осколка, г.

Рассчитаем значения кинетической энергии для стального шара (коэффициент формы Ф = 1.21) и осколка естественного дробления (Ф = 2) в зависимости от массы осколка по формулам:

; ; (2)

где V - объём осколка, м³; т - масса осколка, кг; - плотность (для стали - 7900 кг/м³); S - площадь миделя, м²; Е - кинетическая энергия осколка, Дж; Е_уд.^min определяется по формуле (1).

Представим результаты в виде рис. 1.

Рис. 1. Зависимости минимальной кинетической энергии осколка от его массы для различных степеней повреждения организма:

E₁ - уровень повреждения мягких тканей сферическим осколком; Е₂ - пересчет на осколок произвольной формы (E₂ = 1.5 E₁), E₃ - уровень повреждения костных тканей сферическим осколком; Е₄ - пересчет на осколок произвольной формы (Е₄ =1.5 Е_З); E₅ - уровень СИД для сферического осколка; Е₆ - среднее значение функции Е₅ (m), Е₇ - уровень СИД для осколка естественного дробления; Е₈ - среднее значение функции Е₇(m); Е₉ - критериальный уровень НАТО для немедленной потери боеспособности на поле боя

Для оценки порога пробития кожи человека компактным осколком рекомендуется использовать формулы:

(3)

, (4)

где - масса осколка, кг; S - площадь миделя, м²; , -пороговые значения скорости, м/с, и кинетической энергии осколка, Дж, соответственно.

Скорость и кинетическая энергия осколка при полёте в воздухе уменьшаются. Зависимости V и Е между точками разлёта и попадания (l) имеют вид:

; (5)

(6)

где V₀, E₀, V(l), E(l) - скорость и кинетическая энергия в точках разлёта и попадания соответственно; α - параметр торможения осколка, при l = 1/α скорость осколка убывает в е раз.

, (7)

где С - коэффициент сопротивления, для шара С = 0.36, для осколков произвольной формы можно принимать С ≈ 0.3; р - плотность воздуха, в обычных условиях р = 1.3 кг/м³; S - площадь миделя осколка, для шара S = π R ², м²; m - масса осколка, кг.

При l = 10 м для шара массой 1 г

(8)

для шара массой 0.1 г

(9)

Таким образом, затухание энергии даже для мелких осколков не превышает 30% (на более коротких дистанциях ещё меньше), и им можно пренебречь.

При множественных осколочных ранениях можно определить такой криминалистически значимый признак, как плотность осколочного поля в зоне поражения, по формуле

, (10)

где n - количество поражающих осколков; S - площадь проекции зоны поражения на теле, м² (эту величину следует оценивать при n ≥ 4 - число попаданий не менее четырёх).

Целесообразно использовать описанную методику следующим

образом:

- определить по табл. 1 и рис. 1 ориентировочные значения энергий осколков;

- привести их к точке разлёта по формулам (5 - 9), если l > 10 м;

- определить массы осколков с погрешностью не более ±0.01 г;

- рассчитать скорости осколков в точке разлёта.

По последнему параметру, в принципе, можно оценить скорость детонации ВВ. Данный вопрос выходит за рамки экстремальной биомеханики и относится к физике взрыва и методам расчёта осколочных боеприпасов.

Некоторые криминалистически значимые признаки могут быть получены при хирургической обработке осколочных ран.

Во-первых, целесообразно определить значимые параметры всех извлечённых осколков:

- массу с погрешностью не более ±0.01 г;

- вид (готовый элемент - шар, цилиндр - или осколок естественного дробления);

- размеры (максимальный и минимальный) с погрешностью не более ±0.05 мм.

Во-вторых, нужно установить массы тканей те, иссечённых при хирургической обработке каждой осколочной раны. По этому параметру можно вычислить переданную в рану энергию осколка , Дж, по формуле

, (11)

где - масса иссечённой ткани, г.