Т.к. ткани организма человека на 60-70% состоят из воды, то на них действуют законы физики, применимые для жидких сред. Поэтому, во время контакта пули с тканями возникает явление кавитации. При этом формируется временная пульсирующая полость , расположенная позади движущегося снаряда, динамический цикл которой состоит из двух фаз: спадения и расширения. Весь цикл занимает не более нескольких миллисекунд. Первоначально достигнув максимальных размеров, эта полость начинает спадаться, происходит ее «схлопывание», однако давление в полости раневого канала к этому моменту не успевает сравняться с давлением окружающей среды, поэтому вновь происходит расширение полости, но уже с меньшей амплитудой. Таким образом, стенки пульсирующей полости многократно смыкаются и размыкаются за счет перепадов положительного и отрицательного давлений. Частота пульсаций зависит от скорости полета пули, так при скорости 400 м/с – их 2, при 700 м/с – 5, при 900 м/с – 8 в секунду. Объем пульсирующей полости прямо пропорционален частоте пульсаций (в 4 –12 раз больше объема пули). Длительность пульсаций в десятки раз превышает время прохождения пули через тело. Кроме того, объем пульсирующей полости определяется прочностными характеристиками самого ранящего снаряда. Установлено, что безоболочечные свинцовые пули и пули с мягким покрытием обладают большим повреждающим действием вследствие их дополнительной деформации в мягких тканях, а в ряде случаев и фрагментации на мелкие осколки. При этом временная пульсирующая полость гораздо более обширная и долговременная, чем при использовании пуль такого же калибра, но с твердой оболочкой.
Биологические ткани более устойчивы к положительному давлению и в меньшей степени способны противостоять отрицательному. В динамической фазе схлопывания пульсирующей возникают так называемые волны давления значительной силы, приводящие к барометрическим перепадам в несколько сотен и даже тысяч килопаскалей (для сравнения следует отметить, что силы кавитации столь велики, что способны разрушить стальные и железобетонные конструкции).
В связи с этим временная пульсирующая полость огнестрельного раневого канала является важным травмирующим фактором. Она может вызвать не только обширные разрушения мягких тканей в зоне раневого канала, но и повлечь перелом рядом расположенных костей, даже без их непосредственного контакта с огнестрельным снарядом.
Нервные стволы относительно мало подвержены воздействию временной пульсирующей полости, хотя нарушения проводимости наблюдаются часто.
Касательные ранения высокоскоростными пулями головы и грудной клетки, в том числе и без повреждения внутренних органов и крупных сосудов, практически всегда оказываются смертельными, вследствие повреждающего действия временной пульсирующей полости.
В то же время полые органы (желудок, кишечник) и органы, содержащие значительное количество воздуха (легкие), в меньшей степени подвержены воздействию сил кавитации.
Быстрое спадение полости в начальной части раневого канала выталкивает его содержимое (преимущественно фрагментированные мягкие ткани и кровь), брызги которого летят в направлении, обратном движению пули, а при близком выстреле (5–10 см) могут попасть на руку стрелявшего, оружие и даже в ствол.
3. Формирование постоянного раневого канала.
Время существования пульсирующей полости определяется скоростью пули, ее калибром, характеристиками поражаемой поверхности и рядом других факторов. После того, как стенки временной пульсирующей полости, являющиеся одновременно и стенками временного раневого канала, спадаются, временный канал закрывается и образуется постоянный огнестрельный канал, характеризующийся отсутствием полости. В этот момент заканчивается динамическая фаза огнестрельного ранения, и дальнейшее расширение зоны повреждения определяется главным образом анатомо-физиологическими особенностями поврежденной ткани.
Различают 5 видов травмирующего действия пули
1. Пробивное действие: Формируется входная огнестрельная рана округлой или овальной формы, при сведении краев которой всегда образуются складки кожи (признак «минус-ткань»).
2. Клиновидное действие : во время полета пуля растрачивает свою кинетическую энергию, теряет скорость и уже не способна оказывать пробивное действие. В этом случае при контакте с тканями пуля сначала растягивает их, затем разрывает и раздвигает, действуя подобно клину. При этом формируется щелевидное отверстие. В частности, такое действие пули проявляется у выходного отверстия в коже при сквозных ранениях.
3. Разрывное (гидродинамическое) действие. Проявляется в тех случаях, когда пуля, попадая в полый, наполненный жидкостью орган (желудок, мочевой пузырь), сообщает ему большую часть своей кинетической энергии. При этом, ввиду малой сжимаемости жидкости, полый орган разрывается. Аналогичное действие пуля оказывает и на органы, богатые жидкостью (головной мозг).
4. Контузионное действие. Когда кинетическая энергия пули минимальна, то пуля обладает лишь ударным (контузионным) действием. Такое действие пуля причиняет на излете, когда она действует как брошенный тупой твердый предмет. В результате на теле образуются ссадины, кровоподтеки, ушибленные раны.
5. Дробящее действие – действие пули на кость с локальным разрушением костной ткани (дроблением).
Дистанция выстрела
В судебной медицине, при экспертизе огнестрельных повреждений, одним из основных вопросов является определение дистанции выстрела.
Дистанция выстрела – качественная характеристика расстояния от дульного среза ствола оружия до поражаемой поверхности, определяемая пределом действия дополнительных факторов выстрела.
В судебной медицине различают 2 дистанции выстрела:
1. Выстрел с близкой дистанции - в пределах действия дополнительных факторов выстрела. Разновидностью выстрела с близкой дистанции является выстрел в упор (плотный и неплотный: на соприкосновение и под углом).
2. Выстрел с неблизкой дистанции - вне пределов действия дополнительных факторов выстрела.
Теория гидравлического (гидростатического) действия
Теория гидравлического (гидростатического) действия пули основана на работах немецких ученых конца XIX ст. Регера, Брунса и др. (поэтому ее называют еще немецкой теорией). В соответствии с этой теорией, при формировании огнестрельного повреждения имеют значение скорость снаряда, определяющая темп повышения давления в жидкости, а также его калибр, то есть ударная величина, действующая на жидкость поверхности тела. Теория гидравлического действия пули базируется на гидростатическом законе Паскаля, по которому давление, которое формируется в жидкости, находящейся в герметично закрытом сосуде, передается во все стороны с одинаковой силой. Эта теория способна объяснить только механизм огнестрельных повреждений полых органов, наполненных жидкостью или полужидким содержимым.
Теория гидродинамического действия пули
Теория гидродинамического действия пули состоит в том, что повреждение тела формируются за счет того, что снаряд (пуля или дробь), проникая в жидкую или полужидкую среду, передает ей свою большую скорость. Тем не менее, в этой среде энергия пули не распространяется равномерно во все стороны, а направлена, преимущественно, в сторону ее полета. Итак, определяющим фактором во взаимодействии пули с жидкой средой, есть жидкость с присущий ее физическими качествами, в частности передача энергии снаряда жидкой или полужидкой среде. Недостатком этой теории есть то, что повреждающее действие связывается, главным образом, с состоянием тканей, а точнее со степенью их насыщенности жидкостью, а не с особенностями действия самой пули или дроби.
Теория ударного действия пули
Теория ударного действия пули предложена русскими учеными П.И. Морозовым (1889), Е.В. Павловым (1892), В.А. Тиле (1894) и И.П. Ильиным (1894), в связи с чем имеет еще название русской теории. По этой теории разрушающее действие пули на любом расстоянии, относительно ко всем тканям тела, определяется огромной кинетической энергией и степенью твердости пули, а также сопротивлением тканей поражаемого тела. Правильность этой теории доказывают, в частности, эксперименты И.П. Ильина: делая выстрелы в голову трупа через два трепанационных отверстия в черепе, он наблюдал в 8 раз меньшие разрушения, чем при выстреле в целый череп. В соответствии с этой теорией, чем быстрее уменьшается скорость полета пули и чем быстрее передается энергия пули в момент ранения, тем значительнее повреждение тканей, то есть важнейшим фактором травмирующего действия пули есть величина энергии, переданная тканям.
ОСОБЫЕ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ, ВОЗНИКАЮЩИЕ ПРИ ПОПУСКАХ ЧЕРЕЗ ГИДРОУЗЛЫ
© 2010 Е.М. Шумакова
Институт водных проблем РАН, г.Москва
Поступила в редакцию 14.12.2010
При попусках через гидроузлы возникают гидродинамические эффекты. Исследованы гидродинамические эффекты в районе Жигулевской ГЭС.
Ключевые слова: гидроузлы, гидродинамические эффекты, береговая деформация
Исследования, проведенные в последние десятилетия в районах некоторых гидроузлов показали, что попуски при зарегулированной работе ГЭС приводят к возникновению целого ряда гидродинамических эффектов. В 60-70-х годах в районе Жигулевской ГЭС Тольяттинской ГМО исследовались волны попуска, связанные с режимом работы ГЭС , а в конце 90-х-начале 2000-х гг. аналогичные исследования проводились в районе Рыбинской ГЭС Институтом водных проблем РАН.
Эти исследования выявили, возникновение длинноволновых возмущений, вызывающих значительное повышение скоростей течения в связи с прохождением волн попусков. Однако всегда имелось в виду волновое возмущение с периодом, соответствующим периоду возмущения (режиму работы ГЭС). При этом следует отметить, что подобные волновые возмущения не рассматривались как фактор русловых или береговых деформаций.
В настоящей работе рассмотрены волновые возмущения, возникающие во время попусков, но имеющих несравнимо меньшие периоды. Для прибрежной зоны морей и крупных озер достаточно изучены проявляющиеся в виде флуктуа-ций уровня на мелководье, длинноволновые движения с периодами от нескольких секунд до нескольких минут - т.н. инфрагравитационные волны (ИГ-волны). Показано, что именно они определяют поле скорости у берега . Причины возникновения их носят природный характер, а переформирование дна в прибрежной зоне и прилегающих берегов могут быть весьма значительными, поскольку в колебания вовлечены значительные массы воды. На долю этих волн приходится до 80% энергии. Предыдущими исследованиями было установлено, что аналогичные динамические эффекты возникают при попусках через гидроузлы.
Елена Михайловна Шумакова, кандидат технических наук, научный сотрудник. E-mail: [email protected]; [email protected]
ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ, СВЯЗАННЫЕ С РЕЖИМОМ ВЫРАБОТКИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
Для района Жигулевской ГЭС в верхнем бьефе на фоне изменений уровня воды, согласующихся с режимом выработки электроэнергии, проявляются сложные колебания уровня в 10-20 см с периодами ~ 60 мин. и колебания уровня ~0,5 м и периодами ~15-20 мин. (рис. 1), более выраженные непосредственно у ГЭС. В нижнем бьефе преобладают колебания уровня от 5-10 до 30 см с периодом ~10-15 мин. (рис. 2).
Дополняет картину прохождение одиночных длинных волн с амплитудами до 50 см в моменты включения и выключения гидроагрегатов ГЭС (обычно отмечаемое два раза в сутки утром и вечером).
ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ, СВЯЗАННЫЕ С ПРОПУСКОМ ПОЛОВОДЬЯ ЧЕРЕЗ ВОДОСЛИВНУЮ ПЛОТИНУ ЖИГУЛЕВСКОЙ ГЭС
Попуски через водосливную плотину сопровождаются сложным полимодальным волновым процессом в водной среде, имеющим наибольшую интенсивность и изменчивость в непосредственной близости к водосливной плотине и затухающим на расстоянии приблизительно 8 км от нее.
Изменения уровня с периодами, лежащими в минутном диапазоне (наиболее ярко выражены периоды 6-7 и 12-15 мин.) достигают ~ 1-1,2 м. Во время подъема уровня (прохождения гребня волны) происходит усиление стокового течения до скоростей более 2 м/с. Проявляются также изменения с периодами 1-2 мин. и амплитудами в 15-20 см.
Рис. 2. Уровень воды. НБ. ОАО "Жигулевская ГЭС". Правый берег
На фоне колебаний уровня возникает интенсивное волнение (рис. 3). Визуально оно схоже с ветровым (периоды составляют несколько секунд, амплитуды до 1-1,2 м). Это волнение имеет сложную структуру - одновременно наблюдаются волны с периодами 3-5 и 10-12 с, визуально воспринимаемые как малые и большие, волны с периодами менее 1 с и амплитудами 510 см, схожие с "рябью". Волны образуют единый фронт, разворачивающийся на подходе к берегу.
Таким образом, во время попусков через водосливную плотину на участке берега, который по проектным расчетам находится в зоне установившегося потока, и потому не укреплен, наблюдается целый комплекс разномасштабных волновых процессов. Они проявляются в виде колебаний уровня с различными - от нескольких секунд до десятков минут - периодами и амплитудами от первых десятков сантиметров до нескольких дециметров.
Исходя из интенсивности гидродинамических процессов, связанных с попусками, можно разделить область влияния водосливной плотины (табл. 1):
Границы зон обусловлены особенностями русла канала водосливной плотины. Первая зона
соответствует границе сооружений водосливной плотины, включая яму размыва. Вторая зона обусловлена очертаниями левого берега и окончанием канала водосливной плотины. Третья зона соответствует единому руслу Волги. Четвертая зона начинается у разделения Волги на два рукава.
Таким образом, процесс диссипации энергии падающей воды, проходящей через гидроагрегаты, и особенно через водосливную плотину (поверхностный водосброс), сопровождается сложными полимодальными волновыми явлениями различной амплитуды и частоты (ИГ-волны), которые прослеживаются в радиусе не менее 7 км от гидроузла.
ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТИ РАЗВИТИЯ
РУСЛОВЫХ ДЕФОРМАЦИЙ В СВЯЗИ С ГИДРОДИНАМИЧЕСКИМИ ЭФФЕКТАМИ,
СОПРОВОЖДАЮЩИМИ ПОПУСКИ.
Данные о характерных высотах и периодах волн, глубинах русловой и прибрежной части, позволяют определить количественные характеристики динамического воздействия, в первую очередь, скорости возникающих течений.
Для волн с периодами >5 минут значения
Рис. 3. Волнение в нижнем бьефе Жигулевского гидроузла, возникающее при попусках
через водосливную плотину
Таблица 1. Зоны интенсивного влияния водосливной плотины Жигулевской ГЭС
Расстояние от ВСП Перепады уровня (максим.) Высота волн, схожих с ветровыми Дополнительные явления
менее 1 км >0,7м >1 м Водовороты, обрушение волн.
1-3 км 0,7м 0,7м Фронт волнения разворачивается веером при выходе на мелководье. Обрушение волн.
3-7 км 0,2-0,3 0,2-0,3 Единый фронт волнения постепенно исчезает.
более 8 км - отсутствует -
максимальной придонной скорости течения можно оценить [Айбулатов Н.А.] с помощью соотношения:
и = тгЛДтяВДлЯ/Л)],
где }г, X и Т - высота, длина и период волны, соответственно.
Для волн с периодами несколько часов критические донные скорости не превышают 1 см/с во всем возможном диапазоне изменения уровня воды, транспортирующая способность потока лежит в районе 0,01-0,02 см (при характерном размере части грунта 0,05 см).
Для волн с периодами 5-30 мин. и амплитудами до 0,5 м в межень и до 1 м в половодье могут возникать существенные придонные скорости при выходе волн на левобережное мелководье как выше, так и ниже ГЭС - более 5 см/с, в заливе 7,512,5 см/с. Волны с периодом ~1,5 минут и изменениями уровня 0,15 - 0,3 м также могут создавать существенные придонные скорости 3,7-7,5 см/с.
Таким образом, при попусках через гидроагрегаты ГЭС в результате возникновения ИГ-волн в мелководной части могут возникать значительные придонные скорости, превышающих критические размывающие для свойственного данной территории типа грунтов.
Если возможность такого явления в нижнем бьефе гидроузла ранее показана экспериментально на примере Рыбинска , то для верхнего бьефа подобное явление показано впервые на примере Жигулевской ГЭС . При сбросах воды через водосливную плотину на левобережном мелководье возникают ИГ-волны с периодами 7-25 мин. приводят к возникновению придонных скоростей более 10 см/с вблизи плотины.
Авторами была сделана попытка оценить гидродинамические эффекты, производимые волнами, схожими с ветровыми. Для этого были использованы методы расчета, разработанные для ветровых волн. В случае, когда волны при выходе на мелководье набегают на откос, использовалось соотношение [Б.А. Пышкин] :
г- п- 0,3(1 + у> .
где п - коэффициент шероховатости ~0,75,
Для высот волн Ь=0.75м при подходе к откосу, практически во всем диапазоне разброса характеристик волнения (Х= 1...6 м) и изменения глубин (Н=1... 6 м) максимальные придонные скорости
многократно превышают критическую, достигая при Н=6 м на пике половодья значения 1 м/с -критического для частиц крупностью > 10 см.
При взаимодействии волны с отвесным берегом, для расчета максимальной донной скорости использовалось соотношение [Б.А. Пышкин]:
д.таХ ПЯЯ H -sh 4п- , i 4g Я
где h - высота волны, Н - глубина, l- длина волны, Н>Hк¡¡ - глубина, при которой волна разрушается.
Расчеты для высоты волны 0,75 м, типичных значений длины волны 3-5 м и глубине 1-3 м дают максимальные значения придонных скоростей ~ 1 м/с.
Таким образом, несмотря на то, что достаточно сложно соотнести деформации берегов с действием конкретного фактора, уже сейчас можно
сказать, что протяженность берегоукреплений в районе гидроузлов, рассчитанных без учета длинноволновой составляющей переноса энергии попусков, будет недостаточна. Планирование мероприятий по дальнейшему укреплению берегов должно проводиться с учетом гидродинамических эффектов, связанных с этой составляющей.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Дебольский В.К., Ещенко Л.А., Котляков А.В. и др. Динамика течений в нижнем бьефе Рыбинского гидроузла и ее экологическая оценка. Водные ресурсы, 2005, Т.32, №3, с.274-281.
2. Ещенко Л.А., Шипилова Л.В. Низкочастотные волновые движения и их связь с рельефами мелководий. Геоморфология, 1994, №3, с.62-69.
3. Котляков А.В. Переформирование берегов в русле нижнего бьефа гидроузла. Дисс... канд. геогр. наук. М., 2003.
4. Куйбышевское и Саратовское вдхр. Под ред. П.Ф.Чигиринского и В.А.Знаменского. Серия Гидрометеорологический режим озер и вдхр. Л., Гидро-метеоиздат. 1978 г.
5. Шумакова Е.М. Особенности береговых процессов на приплотинных участках ГЭС (на примере Жигулевской ГЭС). Дисс... канд. техн. наук. М., 2008.
SPECIAL HYDRODYNANIC EFFECTS CAUSING DURING THE LETTINMG IN WATER THROUGH THE HYDROMOUNTS
© 2010 E.M. Shumakova
Institute of Water Problems of Russian Academy of Science, Moscow
On hydroknots there are hydrodynamic effects. Hydrodynamic effects around Zhigulevsk hydroelectric power station are investigated.
Key words: hydro-mounts, hydrodynamic effects, bank deformation
Elena Shumakova, Candidate of Technical Science, Scientific Collaborator. E-mail: [email protected]; [email protected]
При действии механических факторов в области приложения удара и противоудара, а также под влиянием гидродинамических сил происходит ушиб мозга о края отростков твердой мозговой оболочки и расположенных в полости черепа костных образований. При этом возникают первичные некрозы, обычно в форме геморрагического размягчения мозговой ткани.
При воздействии механической энергии на замкнутую полость черепа, в которой находится спинномозговая жидкость и богатое водой мозговое вещество, развертываются сложнейшие гидродинамические явления с передачей кинетической энергии водной среде, в которой возникают волновые движения. При ударах жидкости о мозговое вещество происходят ушибы мозга о расположенные внутри черепа плотные образования и разрывы менее устойчивых тканевых элементов.
Не считая крови и ликвора, жидкость, располагающаяся интра- и перицеллюлярно, составляет 60-80% мозговой паренхимы. Поэтому значение гидродинамических факторов в патогенезе острой закрытой и огнестрельной черепно-мозговой травмы признается в той или иной степени почти всеми авторами. Эти факторы более легко поддаются оценке при изучении огнестрельных ранений черепа, поэтому эти данные следует использовать и при обсуждении патогенеза закрытой травмы черепа.
В 70-80 годах прошлого столетия группой немецких ученых была разработана «гидравлическая» или вернее «гидростатическая» теория патогенеза повреждений и ранений мозга, которая в тот период заняла доминирующее положение. В основе этой теории лежит использование гидростатического закона Паскаля о несжимаемости жидкости. Согласно этому закону, давление, производимое в какой-либо точке на жидкость, находящуюся в герметическом сосуде, передается во все стороны с одинаковой силой, и при достаточной величине этой силы происходит разрыв герметического сосуда изнутри.
При медленном и постепенном повышении давлении и в случае наличия в сосуде трубки жидкость будет оттекать через нее, но при быстром повышении давления все равно произойдет взрыв. Эта теория проводит аналогию между полостью черепа и сосудом, заполненным несжимающейся жидкой массой. Поэтому при воздействии механической энергии на ограниченную область черепа или мозга давление равномерно распределяется во все стороны и передается водной среде и тканевым элементам мозга. Это ведет к травматизации менее устойчивых элементов нервной ткани и ушибам мозга о выступающие в полости черепа отростки твердой мозговой оболочки и гребешки костей.
Гидравлическая теория нашла большое распространение при анализе огнестрельных ранений черепа и мозга. Летящая пуля сравнивалась с поршнем пресса, внезапно повышающего давление внутри полости. Гидравлическими факторами пытались объяснить экспериментальные наблюдения, сделанные многими исследователями: при стрельбе в герметически закрытые свинцовые, жестяные или стеклянные сосуды, заполненные жидкостью или студенистым веществом, разрыв противоположной стенки сосуда наступал раньше, чем эта стенка пробивается пулей.
Согласно гидростатической теории, имеет значение не только скорость движения снаряда, обусловливающая внезапность повышения давления, но и калибр его, обусловливающий величину ударяющей поверхности; масса снаряда и его вращательные движения не принимались во внимание.
Гидравлическая теория подвергалась уже в конце прошлого столетия серьезной критике со стороны русских и зарубежных исследователей, которые, основываясь на своих экспериментах с огнестрельными ранениями черепов животных и трупов людей, а также с различными физическими моделями, сформулировали теорию удара.
Согласно теории удара, разрывное действие пули не может быть объяснено законом Паскаля, а основное значение имеет кинетическая сила снаряда, его деформация, неправильное вращение (кувыркание), которое бывает более выражено при прохождении через мозговую субстанцию, особенности топографии раневого канала, полости черепа и сопротивление тканей. Повреждение мозга в полости черепа происходит не вследствие развивающегося в нем гидравлического давления, а вследствие того, что от удара пули мозг приходит в волнообразное движение по направлению полета пули, увеличивая начавшиеся в черепе разрушения. Если, согласно положениям гидравлической теории при закрытой травме черепа, надо считаться с законами Паскаля о воздействии силы во все стороны, то русские исследователи фиксировали внимание на воздействие кинетической силы по направлению удара.
Эти факты заставили по-иному оценить значение гидравлических факторов, и в 1894 г. появилась «гидродинамическая» теория Колера и Шьернинга, существовавшая как доктрина немецкой военно-полевой хирургии на протяжении периода последних войн.
Суть этой теории состоит в том, что летящий снаряд передает скорость своего движения жидкой среде, а это ведет к своеобразным «микровзрывам» в мозговой ткани. В отличие от данных гидростатической теории действие этой силы распространяется неравномерно во все стороны, а именно: больше всего в направлении выстрела. И в этой теории центральным звеном является передача силы жидкостью.
В плане этой гидродинамической теории надо рассматривать и «учение о боковом ударе пули» Геневейна, указавшего на наличие больших изменений не только в области стенок раневого канала (зона непосредственного травматического некроза), но и на ближайшей периферии, где выявляется зона молекулярного сотрясения.
Батлер, Паккит, Гарвей и Макмиллен, использовав скоростную рентгенографию (4500 кадров в секунду), установили, что при прохождении маленького снаряда (стального шарика диаметром 7 дюймов), пролетающего с огромной скоростью (4000 футов в секунду) через голову кошки или собаки, в мозгу по ходу снаряда образуется большая полость, которая затем немедленно смыкается. Микросекундная съемка улавливает очертания этой полости. При этом существующее в полости значительное давление передается окружающим тканям в радиальном направлении. В результате возникают повреждения мозговой ткани и обширные разъединения костей вдоль швов в сочетании с переломами отдельных костей черепа. Эти повреждения являются следствием высокого давления, образующегося во внутримозговой полости и об этом свидетельствует следующее наблюдение: прохождение снаряда, пролетающего с большой скоростью через голову кошки, из которой через большое затылочное отверстие удален мозг, вызывает относительно небольшие повреждения костей в области входного и выходного отверстий без разъединения костей вдоль швов. Экспериментальные наблюдения Гурджиана и Вебстера показывают, что при проникающих огнестрельных ранениях мозга у собак наблюдаются те же генерализованные реакции со стороны дыхательных, сосудистых и других функций, как и при закрытой черепномозговой травме (нанесение удара по фиксированной или нефиксированной голове). Интенсвиность этих реакцией зависит от степени повреждения внутричерепного содержимого. В частности, в момент огнестрельного ранения наблюдается быстрый и резкий подъем артериального давления.
В 1947 г. А. Ю. Созон-Ярошевич, суммируя исследования своей кафедры, выступил с математическим анализом баллистики огнестрельных ранений черепа и подчеркнул правильность русской теории «ударного действия» снаряда.
А. Ю. Созон-Ярошевич пришел к выводу, что процессы, происходящие в мозговой ткани при движении снаряда, зависят от законов его движения в вязкой среде. Меньшее значение при этом имеет гидродинамическое или гидростатическое действие.
Анализ процессов, разыгрывающихся в мозговой ткани при прохождении через нее снаряда, имеет большое значение при анализе патогенеза закрытой черепно-мозговой травмы. В конце концов речь идет о закономерностях, разыгрывающихся в вязкой среде мозговой ткани.
В природе существует два вида трения - внешнее и внутреннее.Внешним называется трение между двумя телами, находящимися в контакте.Внутренним называется трение, возникающее при взаимодействии частей одного и того же тела. По характеру относительного движения контактирующих тел можно различать два вида внешнего трения – трение скольжения и трение качения.
Трение скольжения имеет место, когда поверхность одного из тел смещается относительно поверхности другого тела, входящего в пару тренияF тр = fN (рис 13.1,а).
Трение качения имеет место в том случае, когда относительное движение контактирующих тел можно представить, как вращение вокруг мгновенной оси, лежащей в плоскости, касательной к поверхности контакта (рис 13.1,б).
Виды трения скольжения
Чистое трение . Может иметь место при полном отсутствии на трущихся поверхностях каких-либо примесей даже в виде адсорбированных молекул жидкостей или газов. Оно возможно только в вакууме после специальной подготовки поверхностей.
Сухое трение . Оно проявляется в том случае, если поверхности покрыты пленками окислов, адсорбированными молекулами жидкости или газов.
Г
Смешанное трение. Существует в том случае, если на различных участках поверхности возникают различные виды трения. Это возможно, еслиh < R z 1 + R z 2 , гдеh – толщина слоя смазки,R z 1 , R z 2 – высоты микронеровностей (рис. 13.2).
Жидкостное трение. Возникает между смазанными поверхностями, если h > R z 1 + R z 2 . Нагрузка передается между контактирующими телами только через слой смазки. В этом случае нет износа и ресурс практически неограничен.
Гидродинамический эффект
О
При жидкостном трении взаимодействие между поверхностями трущихся тел уступает место взаимодействию между частицами смазки, то есть возникает внутреннее трение. Важнейшими характеристиками внутреннего трения являются липкость и вязкость.
Липкость – способность смазки образовывать граничные слои на поверхностях металлов.
Вязкость – свойство смазки сопротивляться сдвигающим силам. Она измеряется касательной силой, приходящейся на единицу площади одной из двух параллельных плоскостей, находящихся в смазке на единичном расстоянии друг от друга и двигающимися относительно друг друга с единичной скоростью.
Рассмотрим движение плоской пластины относительно неподвижной поверхности (рис. 13.3). В случае ламинарного движения F = S , где S – площадь поверхности пластины; - касательное напряжение сдвига в слое смазки.
Н
,
где - динамический коэффициент вязкости смазки, [Нс/м 2 ] (является функцией температуры и давления),h – толщина слоя смазки.
Рассмотрим теперь движение наклонной пластины относительно неподвижной поверхности. При этом условимся, что смазка несжимаема и нет скольжения на границе жидкость – твердое тело.
Рассмотрим распределение скоростей в трех сечениях a , b , c (рис 13.4). Скорости жидкости в сеченияхa , b иc у поверхностиА одинаковы и равныV .В сеченииc по мере движения от поверхностиА к поверхностиВ связь между слоями смазки (за счет сил вязкости) ослабевает и эпюра скорости носит вогнутый характер. В сеченииb толщина слоя смазки сократилась, и чтобы через него прошло то же количество смазки, необходимо, чтобы возросла её скорость, так как смазка несжимаема. Эпюра скорости носит здесь линейный характер. В сеченииа толщина слоя смазки ещё более сократилась и по той же причине эпюра скорости должна носить выпуклый характер.
При затягивании смазки в клиновидный зазор в ней возникает гидродинамическое давление, распределение которого описывается уравнением Рейнольдса
где h 0 – толщина слоя смазки в месте, гдеdP / dx = 0 .
Согласно этому уравнению эпюра давления имеет вид, показанный на рисунке. Это давление передается на ограничивающие смазочный слой твердые поверхности так, что одно из тел (тело А ) как бы всплывает на смазочной пленке, чем полностью предотвращается непосредственное касание контактирующих тел.
