9.3 Требования к средствам индивидуальной защиты глаз от светового излучения ядерного взрыва

В настоящее время в нашей стране ведутся исследования по дальнейшему совершенствованию СИЗГ, созданию новых образцов на основе более глубокой оценки поражающего действия СИЯВ. Направления, по которым ведутся указанные исследования следующие:

1. оценка поражающего действия СИЯВ;

2. обоснование требований к средствам защиты глаз от СИЯВ;

3. разработка технических средств моделирования СИЯВ и оценка защитных свойств СИЗГ в условиях близких к реальным;

4. разработка технических образцов СИЗГ от СИЯВ.

В основном, исследования по созданию новых образцов направлены на улучшение таких защитных характеристик, как увеличение уровня защиты от ожоговых поражений и адаптационного ослепления, снижение времени срабатывания и релаксации, улучшение эргономических характеристик, вопросов сочетаемости СИЗГ и противогаза (респиратора).

Основные требования к перспективным образцам СИЗГ от СИЯВ:

- длительность непрерывного ношения – 6 - 8 часов;

- уровень защиты от ожогового поражения – для общевойсковых средств 105 - 126∙10⁴ Дж/м²;

- величина коэффициента энергетического ослабления – более 30;

- величина коэффициента визуального ослабления – более 10000;

- оптическая плотность в рабочем состоянии – для общевойсковых образцов – 3 - 3,5, специальных 4 - 6;

- светопропускание в исходном состоянии – не менее 80 %;

- кратность использования по назначению – для общевойсковых образцов не менее 10 раз, специальных – не менее 10;

- время срабатывания – 50 - 100 мкс;

- время релаксации – для общевойсковых образцов – 5 - 20 секунд, специальных – 1 - 5 секунд.

10 Теория и техника средств и способов защиты кожных покровов от светового излучения ядерного взрыва и зажигательного оружия

Одним из основных (наиболее масштабных) поражающих факторов ядерного оружия, особенно боеприпасов большого калибра, является световое излучение ядерного взрыва (СИЯВ), которое способно вызвать поражение и потерю боеспособности открыто расположенного личного состава в результате ожогов кожных покровов на значительном удалении от центра взрыва. Источником светового излучения является светящаяся область ядерного взрыва.

Одним из основных поражающих факторов зажигательного оружия (ЗЖО), действие которого основано на использовании зажигательных веществ, является выделяемая при их горении тепловая энергия.

10.1 Характеристика основных термических поражающих факторов. Требования к средствам защиты кожи от сияв

10.1.1 Проблема защиты кожных покровов от сияв

Поражающее действие светового излучения на людей и различные объекты обусловлено нагревом облучаемых поверхностей, приводящим к ожогам кожи человека, воспламенению или обугливанию горючих материалов, деформациям, оплавлению и структурным изменениям негорючих материалов. Главной особенностью воздействия СИЯВ является внезапность и кратковременность.

Как известно, светящаяся область в своем развитии имеет три фазы: начальную, первую и вторую, при этом выделение основной доли энергии СИЯВ (до 98 %), приходится на вторую фазу развития светящейся области. Степень нагрева облучаемой поверхности при воздействии на объект светового излучения зависит от количества поглощённой энергии светового излучения, продолжительности облучения и теплофизических свойств материала объекта.

Световое излучение, падая на поверхность, частично поглощается и частично отражается. Способность поверхности поглощать световое излучение характеризуется коэффициентом поглощения, значение которого определяется цветом и характером облучаемой поверхности – темные шероховатые поверхности лучше поглощают свет, чем гладкие светлые поверхности.

Поражение кожных покровов личного состава световым излучением выражается в появлении ожогов различных степеней тяжести не только открытых участков тела – кистей рук, лица, шеи, но и защищенных обмундированием участков кожи. При этом, ожоги кожи могут быть вызваны непосредственно СИЯВ или пламенем, возникшего при возгорании различных материалов под действием светового излучения. Материалы средств защиты кожи, образуя экран, препятствуют непосредственному воздействию СИЯВ на кожу и существенно уменьшают радиусы поражения. В то же время этот экран, поглощая световую энергию, нагреваясь и выделяя горючие продукты деструкции, может разрушаться и воспламеняться, оказывая вторичное поражающее действие на кожные покровы человека.

В связи с этим, можно сформулировать следующие проблемы обеспечения защиты кожи человека от СИЯВ: максимальная укрытость всех участков кожных покровов и равновеликость защиты всех участков тела человека. Это означает, что средства защиты кожи должны носиться вне укрытий постоянно в боевом положении, прикрывая специальными элементами лицо, шею и кисти рук, так как ядерное оружие применяется внезапно и действие СИЯВ проявляется на больших расстояниях практически мгновенно.

Кроме обеспечения равновеликости защиты (она достигается рациональными конструкциями средств защиты кожи, конструкциями материалов для них и правильным выбором тактики их использования), необходимо обеспечение целесообразной термостойкости материалов средств защиты и их негорючести – это достигается правильным выбором материалов и добавок к ним.

Как было отмечено, материалы средств защиты, экранируя кожные покровы, получают энергию светового излучения и могут разрушаться. В этом случае в дальнейшем нужна замена средств защиты. В связи с этим материалы средств защиты кожи должны обладать определенным уровнем термостойкости.

При оценке термического воздействия на кожные покровы различают четыре степени ожогов:

- ожог первой степени представляет собой поверхностное поражение кожи, внешне проявляющееся в ее покраснении;

- ожог второй степени характеризуется образованием пузырей;

- ожог третьей степени вызывает омертвение (некроз) глубоких слоев кожи;

- при ожоге четвертой степени обугливаются кожа и подкожная жировая клетчатка, а иногда и более глубокие ткани.

Значение световых импульсов СИЯВ, вызывающих с вероятностью 5 % ожоги разной степени тяжести открытых участков кожных покровов личного состава, приведены в таблице 10.1.

Таблица 10.1 – Значение световых импульсов, вызывающих ожоги открытых кожных покровов, Дж/см²

Степень ожога открытых участков кожи	Мощность ядерного взрыва, тыс. т
	1	10	100	1000	10000
Первая	8	10	12	13	20
Вторая	12	14	16	18	21
Третья	17	19	22	23	27
Четвертая	Более 17	Более 19	Более 22	Более 23	Более 27
Время действия СИЯВ, с	0,7	1,0	3,0	5,2	14,0

Из данных таблицы видно, что величина светового импульса, вызывающего ожоги открытых кожных покровов зависит от мощности ядерного взрыва. По мере увеличения калибра боеприпаса увеличивается и величина светового импульса, вызывающего ожог кожи определенной степени. Это объясняется тем, что при взрыве боеприпасов малых калибров световой импульс действует за более короткий промежуток времени и организм человека не успевает отводить избыток тепла с поверхности кожи вглубь. При действии СИЯВ боеприпасов больших калибров часть тепла с поверхности кожи отводится через подкожную жировую клетчатку с нагретой кровью и лимфой в более глубокие слои тканей организма.

Первичные ожоги кожи под защитной одеждой (обмундированием) возникают под действием тепла, которое передается к коже человека в результате:

- теплопередачи от нагретой поверхности одежды;

- массопередачи продуктов термического распада тканей, и испаряющейся из волокон влаги;

- пропускания светового излучения (характерно для тонких и неплотных материалов).

Величина светового импульса, вызывающего первичные ожоги закрытых одеждой кожных покровов, определяется типом обмундирования, его теплопроводностью, влажностью, плотностью прилегания к телу, наличием воздушных зазоров между слоями одежды и практически не зависит от калибра ядерного боеприпаса.

Значение световых импульсов СИЯВ, вызывающих ожоги разной степени тяжести закрытых участков кожных покровов, приведены в таблице 10.2.

Таблица 10.2 – Значение световых импульсов, вызывающих ожоги закрытых кожных покровов, Дж/см²

Степень ожога кожных покровов	Участки кожи, закрытые обмундированием
	Летним	Зимним
Первая	19	140
Вторая	23	160
Третья	45	210
Четвертая	Более 45	Более 210

Степени поражения кожных покровов обусловливаются количеством энергии светового излучения, поглощаемым единицей площади поверхности облучаемого объекта. Например, ожоги 1-й степени тяжести открытых участков кожи человека возникают с вероятностью ожога 5 % при импульсах более 8 Дж/см².

Наименьшая степень поражения или изменения характеристик нормального функционирования объектов, при котором происходит утрата объектом основных функциональных свойств называется критерием поражения.

В качестве критериев поражения СИЯВ используются:

- для личного состава – степень и площадь ожогов кожных покровов не ниже второй степени, при которых человек выходит из строя;

- для материалов средств защиты кожи и обмундирования – начало тления (горения), приводящего к воспламенению материалов.

Максимальный импульс облучения, не вызывающий опасного поражения, называется безопасным импульсом U_БЕЗ.

Минимальный импульс облучения, вызывающий опасное поражение объекта в заданных условиях, называется поражающим импульсом U_ПОР.

Поражающий импульс является характеристикой стойкости материала к воздействию светового излучения ядерного взрыва, и его величина в первую очередь зависит от свойств материала. Кроме того, для каждого материала эта величина зависит также от мощности взрыва, так как с увеличением мощности взрыва увеличивается время действия светового излучения, т.е. увеличивается время, за которое на облучаемой поверхности выделяется данное количество тепловой энергии. Чем больше время воздействия светового импульса, тем большая часть поглощённой световой энергии отводится в глубь материала и, следовательно, тем меньше температура нагрева поверхности этим световым импульсом. Поэтому с увеличением мощности ядерного взрыва величина поражающего импульса СИЯВ возрастает.

Величина импульса СИЯВ, вызывающего ожоги открытых участков кожи второй степени тяжести с вероятностью 50 %, называется пороговым импульсом U_ПОР = 13,5 Дж/см².

Таким образом, основными показателями действия СИЯВ являются: воздействующий импульс, время воздействия СИЯВ, радиусы зон поражения открытых участков тела, пороговый импульс.

Основными показателями защитных свойств СЗК являются: уровень термостойкости, уровень термозащитных свойств и уровень негорючести.

Термозащитные свойства – это свойства СЗК предотвращать ожоги кожных покровов 2-ой степени тяжести с выбранной вероятностью. Уровень термозащитных свойств это максимальный импульс СИЯВ, от которого обеспечивается термическая защита кожи с вероятностью 50 % .

Термостойкость – это свойство материала СЗК сохранять свои физико-механические свойства после воздействия СИЯВ на уровне не менее 50 % от исходных значений (проверяется при испытаниях на разрыв и на раздир). Уровень термостойкости – это максимальный импульс СИЯВ, после воздействия которого материал сохраняет физико-механические свойства на уровне не ниже 50 % от исходных значений с вероятностью 95 %.

Негорючесть – это свойство материала не тлеть и не гореть после воздействия СИЯВ. Уровень негорючести – это максимальный импульс СИЯВ, при воздействии которого материал не горит и не тлеет с вероятностью 95 %.

Реальные значения импульсов СИЯВ U₀, которые целесообразно рассматривать при обеспечении термической защиты кожных покровов составляют от 8 Дж/см² (граница поражений открытых участков тела R_ОУТ) до 100 Дж/см² (граница зоны комбинированных поражений R_КП ).