Прогнозирование последствий взрывных явлений и гражданская защита в чрезвычайных ситуациях мирного и военного времени

Московский государственный технический университет 
имени Н. Э. Баумана 
Калужский филиал 
 
 
 
 
 
 
 
В. П. Гаценко, В. А. Королёв 
 
 
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПОСЛЕДСТВИЙ 
ВЗРЫВНЫХ ЯВЛЕНИЙ И ГРАЖДАНСКАЯ 
ЗАЩИТА В ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ 
МИРНОГО И ВОЕННОГО ВРЕМЕНИ 
 
 
Допущено Учебно-методическим объединением вузов 
по университетскому политехническому образованию 
в качестве учебного пособия по дисциплине 
«Безопасность жизнедеятельности» 
для студентов, обучающихся по техническим специальностям 
 
 
Под редакцией доктора технических наук, профессора, 
заведующего кафедрой «Промышленная экология» 
КФ МГТУ им. Н. Э. Баумана  А. П. Коржавого 
 
 
 
 

 

УДК 355 
ББК 68.69 
 
Г61 
 
Рецензенты: 
д-р техн. наук, профессор  С. И. Черняев; 
канд. техн. наук, доцент кафедры «Тепловые двигатели 
и теплофизика»  В. Ю. Ильичев 
 
 
 
 
Гаценко В. П., Королёв В. А. 
Г61 
 
Прогнозирование последствий взрывных явлений и гражданская 
защита в чрезвычайных ситуациях мирного и военного времени : 
учебное пособие / Под ред. А. П. Коржавого. — М. : Издательство 
МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2010. — 76 с. 
 
 
ISBN 978-5-7038-3464-0 
 
 
 
 
В учебном пособии рассмотрены вопросы защиты населения и территорий 
от чрезвычайных ситуаций, связанных с действием ударной волны 
ядерного взрыва, и аварийных ситуаций, возникающих на взрывоопасных 
объектах. 
 
 
Пособие предназначено для использования в учебном процессе студентами 
третьего курса всех специальностей КФ МГТУ им. Н. Э. Баумана 
при изучении дисциплины «Безопасность жизнедеятельности. 
 
 
УДК 355 
ББК 68.69 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
© Гаценко В. П., 
 
 
Королёв В. А., 2010 
 
© Издательство МГТУ 
ISBN 978-5-7038-3464-0 
 
им. Н. Э. Баумана, 2010 

ПРЕДИСЛОВИЕ 

Учебная дисциплина «Безопасность жизнедеятельности» — это 
обязательная общепрофессиональная дисциплина, входящая в учебные 
программы всех специальностей. 
Основная задача дисциплины — вооружить обучаемых теоретическими 
знаниями и практическими навыками, необходимыми для 
работы и реализации мер защиты человека и среды обитания от негативных 
воздействий, прогнозирования развития негативных ситуаций 
и оценки последствий их действия, принятия решений по 
защите производственного персонала и населения от возможных последствий 
аварий, катастроф, стихийных бедствий, военных действий 
и по разработке и принятии мер по ликвидации их последствий. 
В случае аварии на взрывоопасном объекте или массированного 
применения противником ядерного оружия появятся зоны разрушений 
как результат действия ударной волны. В результате может 
создаться сложная обстановка, которая окажет существенное влияние 
на производственную деятельность объектов экономики, его 
персонал и население. 
Опасность создавшейся ситуации требует быстрого выявления 
и оценки обстановки с целью учета её влияния на организацию 
аварийно-спасательных и других неотложных работ. 
Учебное пособие состоит из трех разделов. В первом разделе 
изложены общие понятия о взрыве, взрывоопасных объектах, защите 
от ударной волны населения и производственных объектов. 
Рассмотрены зоны разрушений при ядерном взрыве и даны примеры 
решения типовых задач военного времени. 
Во втором разделе рассмотрена методика оценки последствий 
аварий на объектах по хранению, переработке и транспортировке по-
жаровзрывоопасных веществ. Даны примеры решения типовых задач. 
В третьем разделе дана экспресс-методика прогнозирования последствий 
взрывных явлений на промышленных объектах. Рассмотрены 
примеры. 

ГЛАВА 1. ЧРЕЗВЫЧАЙНЫЕ СИТУАЦИИ 
НА ВЗРЫВООПАСНЫХ ОБЪЕКТАХ 
И ЗАЩИТА ОТ НИХ 

1.1. 
АВАРИИ НА ВЗРЫВООПАСНЫХ ОБЪЕКТАХ 

1.1.1. Общие сведения о взрыве 

Статистические данные свидетельствуют о том, что ущерб от 

взрывов в производственных зданиях во всем мире остается довольно 
большим и имеет тенденцию ежегодно увеличиваться. 
Этому способствует интенсификация и концентрация производств, 
взрывоопасные свойства которых подчас недостаточно изучены. 

По данным американского страхового общества, ежегодные убыт-

ки от взрывов на предприятиях страны составляют около 75 млн. 
долларов. 

Взрывы чаще всего происходят в химической, нефтехимической, 

газовой, пищевой, энергетической и некоторых других отраслях 
промышленности, которые связаны с горючими газами, легковоспламеняющимися 
парами горючих жидкостей, взрывоопасными 
пылями. 

Многолетний анализ аварий, происходящих на предприятиях 

химической и нефтехимической промышленности в нашей стране 
и за рубежом, показывает, что бóльшая часть аварий связана с образованием 
и взрывом парогазовых смесей. 

Несмотря на оснащение производственных объектов самыми 

современными средствами взрывозащиты, предотвращение взрывов 
не всегда представляется возможным. Основной ущерб производству 
и в том числе обслуживающему персоналу наносится за 
счет разрушения строительных конструкций. 

При эксплуатации взрывоопасных производств наибольшее ко-

личество взрывов происходит в результате нарушения правил 
безопасной эксплуатации производств и нарушения технологии 
при выполнении профилактических ремонтов оборудования, а 
также из-за несовершенства принятых решений в проектной доку-

ментации и дефектов в элементах оборудования. Причиной значительного 
числа аварий является некачественно выполненный монтаж 
технологического оборудования и неисправность контрольно-
измерительной аппаратуры. 
Анализ аварий показывает, что чаще всего причиной взрыва является 
открытый огонь, самовоспламенение при взаимодействии 
продукта с кислородом воздуха, наличие нагретых поверхностей 
технологического оборудования. Причиной взрывов может служить 
неисправность электрического оборудования, искровые разряды 
статического электричества, соударение и трение металла о металл. 

Взрывоопасный объект — объект, на котором производят, ис-

пользуют, перерабатывают, хранят или транспортируют легковоспламеняющиеся 
и взрывоопасные вещества, создающие реальную 
угрозу возникновения техногенной чрезвычайной ситуации. 

Взрыв — быстрое превращение вещества (взрывное горение), 

сопровождающееся выделением энергии и образованием сжатых 
газов, способных производить работу (ГОСТ 12.1.010-76). 

Взрыв, как правило, приводит к возникновению интенсивного 

роста давления. В окружающей среде образуется и распространяется 
ударная волна. 
Общее действие взрыва проявляется в разрушении оборудования 
или помещения ударной волной, а также в выделении вредных 
веществ (продуктов взрыва или содержащихся в оборудовании). 
По видам взрывы подразделяются на физические и химические: 
♦ физический взрыв — взрыв, вызванный изменением физического 
состояния вещества и переходом потенциальной 
энергии в кинетическую и другие виды энергий (ядерный 
взрыв, взрыв сосуда под высоким давлением из-за уменьшения 
механической прочности оборудования, взрыв сосуда 
под давлением в результате внешнего нагревания и т.д.); 
♦ химический взрыв — взрыв, вызванный быстрым химическим 
превращением веществ, при котором потенциальная 
химическая энергия переходит в тепловую и кинетическую 
энергию расщепляющихся продуктов взрыва (взрыв промышленного 
взрывчатого вещества, взрыв взрывоопасной 
горючей смеси — предварительно смешанные горючие вещества 
с окислителем и т.д.). 

Взрывы могут быть детонационными и дефлаграционными: 
♦ детонационный взрыв — взрыв, при котором воспламенение 
последующих слоев взрывчатого вещества происходит в 
результате сжатия и нагрева ударной волной, т.е. ударная 
волна и зона химической реакции следуют неразрывно друг 
за другом с постоянной сверхзвуковой скоростью; 
♦ дефлаграционный взрыв — взрыв, при котором нагрев и 
воспламенение последующих слоев взрывчатого вещества происходит 
в результате диффузии и теплопередачи, т.е. фронт 
волны сжатия и фронт пламени движутся с дозвуковой скоростью. 


1.1.2. Воздушная ударная волна, её параметры 

Ударная волна — это область резкого сжатия среды, которая в 

виде сферического слоя распространяется во все стороны от места 
взрыва со сверхзвуковой скоростью. 
Раскаленные пары и газы, стремясь расшириться, производят 
резкий удар по окружающим слоям воздуха, сжимают их до больших 
величин давления и плотности и нагревают до высокой температуры. 
Эти слои воздуха приводят в движение последующие 
слои. И так сжатие, и перемещение воздуха происходит от одного 
слоя к другому во все стороны от центра взрыва, образуя воздушную 
ударную волну. 
Расширение раскаленных газов происходит в сравнительно малых 
объемах, поэтому их действие на более заметных удалениях от 
центра взрыва исчезает и основным носителем действия взрыва 
становится воздушная ударная волна. 
Зоны действия взрыва. Масштабы последствий взрывов зависят 
от их мощности и среды, в которой они происходят, радиусы 
зон поражения могут доходить до нескольких километров. 
Различают три зоны действия взрыва: 
♦ зона I — действие детонационной волны; 
♦ зона II — действие продуктов взрыва. В ней происходит 
полное разрушение зданий и сооружений под действием расширяющихся 
продуктов взрыва; 
♦ зона III — действие воздушной ударной волны. 

Характер изменения давления по времени в какой-либо фикси-

рованной точке пространства (поверхности земли) при прохождении 
через нее ударной волны показан на рис. 1.1. 

ф
P
Δ

ф
P

P

0P

( )
P t

τ +
τ −

t
0
 

Рис. 1.1. Характер изменения давления по времени в точке 
пространства при прохождении через нее ударной волны 

С приходом фронта ударной волны в данную точку пространства 
давление резко (скачком) увеличивается и достигает максимального 
значения 

 
ф
0
ф.
P
P
P
=
+ Δ
 
(1.1) 

Также резко в этой точке возрастает плотность, температура и 
скорость давления среды (воздуха). После того как фронт ударной 
волны (ее передняя граница) проходит данную точку пространства, 
давление в ней постепенно снижается и через некоторый промежуток 
времени (
)
τ+  становится равным атмосферному. Образовавшийся 
слой сжатого воздуха называют фазой сжатия (
).
τ+  В этот 
период времени воздушная ударная волна обладает наибольшим 
разрушающим действием. 

С удалением от центра взрыва давление во фронте ударной вол-

ны уменьшается, а толщина слоя сжатия все время возрастает. Последнее 
происходит в результате вовлечения в движение новых 
масс воздуха. 

В дальнейшем, продолжая уменьшаться, давление становится 

ниже атмосферного, и воздух начинает двигаться в направлении, 

противоположном распространению ударной волны, т.е. к центру 
взрыва. Эта зона пониженного давления называется фазой разрежения (
).

τ−  В фазе разрежения ударная волна производит меньше 

разрушения, чем в фазе сжатия, так как максимальное отрицательное 
давление значительно меньше максимального избыточного давления 
во фронте ударной волны. После окончания периода действия 
фазы разрежения, когда давление достигает давления окружающей 
среды, практически прекращается движение масс воздуха, а следовательно, 
и разрушающее действие воздушной ударной волны. 
Непосредственно за фронтом ударной волны, в области сжатия, 
движутся массы воздуха. Вследствие торможения этих масс воздуха 
при встрече с преградой возникает давление скоростного напора 
воздушной ударной волны. 

Когда фронт ударной волны достигает данной точки пространст-

ва (преграды), скоростной (ветровой) напор, как и избыточное давление, 
моментально поднимается от нуля до максимального значения. 
По мере удаления от фронта скоростной напор уменьшается до 
нуля несколько позднее, нежели избыточное давление. Это объясняется 
инерцией движущегося за фронтом ударной волны воздуха. 

В фазе разрежения скоростной напор весьма незначителен и его 

разрушающее действие, так же как и действие избыточного давления, 
не учитывают. 

Основные параметры ударной волны, характеризующие её раз-

рушающее и поражающее действие: 
♦ 
ф
P
Δ
 — избыточное давление во фронте ударной волны; 

♦ 
ск
P  — давление скоростного напора воздуха; 
♦ τ +  — продолжительность действия (длительность фазы сжатия); 
♦ 
ф
C  — скорость фронта ударной волны. 

Избыточное давление во фронте ударной волны 
ф
(
),
P
Δ
 опреде-

ляется из выражения 
 
ф
ф
0,
P
P
P
Δ
=
−
 
(1.2) 

где 
ф
P
Δ
 — это разность между максимальным давлением во фрон-

те ударной волны и нормальным атмосферным давлением 
0P  перед 
этим фронтом (см. рис. 1.1). 

Единица избыточного давления — паскаль (Па): 

1 Па
1
= Н/м2
0,102
=
кгс/м2
5
1,02 10−
=
⋅
кгс/см2; 

 
1 кгс/см2
98,1
=
кПа, или 1 кгс/см2
100
≈
кПа. 

Значение избыточного давления в основном зависит от мощности 
и вида взрыва и расстояния. 
Закон подобия при взрывах. При ядерных, так же как и при 
обычных, взрывах существует довольно простая связь между мощностью 
и расстоянием от центра взрыва, на котором наблюдается 
определенная величина избыточного давления 
ф
(
).
P
Δ
 Эта связь 
называется законом подобия при взрывах и может быть выражена 
следующим образом: при двух взрывах, мощности которых равны 

1q  и 
2,
q
 одинаковые избыточные давления во фронте ударных 
волн 
ф
(
const)
P
Δ
=
 наблюдаются на расстояниях 
1
R  и 
2
R  (от центров 
первого и второго взрывов соответственно), отношение которых 
равно корню третьей степени из отношения мощностей: 

 
1
1
3
ф
2
2
 при 
const.
R
q
P
R
q
=
Δ
=
 
(1.3) 

Закон подобия при взрывах дает возможность определить параметры 
воздушной ударной волны на различных расстояниях от 
центра (эпицентра) взрыва любой мощности, если эти параметры 
известны для взрыва какой-либо определенной мощности. 
Причины взрывов. На взрывоопасных предприятиях чаще всего 
к причинам взрывов относят: 
♦ разрушение и повреждение производственных емкостей, аппаратуры 
и трубопроводов; 
♦ отступление от установленного технологического режима (повышение 
давления и температуры внутри производственной 
аппаратуры и другое); 
♦ отсутствие постоянного контроля за исправностью производственной 
аппаратуры и оборудования и своевременностью проведения 
плановых ремонтных работ. 

1.1.3. Взрывчатые вещества 

Взрывчатые вещества — это химические соединения или смеси, 
способные к быстрому химическому превращению с образова-

нием сильно нагретых газов, которые из-за расширения и огромного 
давления способны произвести механическую работу. 
По составу взрывчатые вещества (ВВ) делятся на: 
♦ конденсированные ВВ (химические соединения); 
♦ взрывоопасные смеси. 
По назначению конденсированные ВВ разделяются на: 
♦ инициирующие; 
♦ бризантные; 
♦ метательные. 
Инициирующие ВВ применяются исключительно для снаряжения 
средств инициирования взрыва (капсюлей-детонаторов, 
капсюлей-воспламенителей и др.). 
К инициирующим ВВ относятся: 
♦ гремучая ртуть; 
♦ азид свинца; 
♦ тенерес (ТНРС) (тринитрорезорцинат свинца). 
Бризантные ВВ более мощные и значительно менее чувствительны 
к различного рода внешним воздействиям, чем инициирующие 
ВВ. 
К бризантным ВВ относятся: 
♦ ВВ повышенной мощности (ТЭН, гексоген, тетрил); 
♦ ВВ нормальной мощности (тротил, пикриновая кислота, пластичное 
ВВ); 
♦ ВВ пониженной мощности (аммиачная селитра, аммониты, 
аммоналы). 
Метательные ВВ объединяют вещества, основной формой 
взрывчатого превращения которых является горение. К ним относится 
порох различной модификации. 
Пороха делятся на дымные и бездымные. 
Взрывоопасные смеси, как правило, состоят из горючих газов, 
паров или пылей различных химических веществ и воздуха. 
Взрывоопасность горючих газов характеризуется температурой 
самовоспламенения и областью воспламенения, т.е. концентрационными 
пределами воспламенения. 
Минимальная концентрация горючих газов в воздухе, при которой 
возможно её воспламенение от определенного теплового источника, 
называется нижним концентрационным пределом вос-