CC BY
66
УДК 355.58
Тарабаев Ю.Н., Треушков И.В.
МЕТОДИЧЕСКИЙ ПОДХОД К РАЦИОНАЛЬНОМУ ОПРЕДЕЛЕНИЮ МЕСТ СТРОИТЕЛЬСТВА ЗАЩИТНЫХ СООРУЖЕНИЙ ГРАЖДАНСКОЙ
ОБОРОНЫ
В статье предложен новый методический подход к рациональному определению мест строительства защитных сооружений гражданской обороны на территории объекта экономики. Реализация на практике этого подхода позволит, минимизировать затраты на строительство защитных сооружений гражданской обороны.
Ключевые слова: защитное сооружение гражданской обороны; ядерный взрыв; воздушная ударная, волна; избыточное давление во фронте воздушной ударной волны.
Tarabaev Y.N., Treushkov I.V.
A METHODOLOGICAL APPROACH ТО IDENTIFY SITES FOR THE
CONSTRUCTION OF PROTECTIVE STRUCTURES OF CIVIL DEFENSE IN
AREAS OF THE ECONOMY
A new methodological approach to identify sites for the construction of protective structures of civil defense in areas of the economy. Implementation of this approach will minimize the cost of construction of protective constructions of civil defense.
Keywords: protective structure of civil defense; nuclear explosion air shock wave; the excess pressure in front air shock wave.
В мае 2017 года Пентагон официально начал оценку и пересмотр своего ядерного потенциала. Президент США Д. Трамп поставил цель оценки - проверить насколько ядерные силы США соответствуют современным угрозам и вызовам в лице России, Китая, Ирана и Северной Кореи [1].
Объединенный комитет начальников штабов США предполагает, что оценка потенциала позволит выработать стратегию ответа тем странам, которые допускают риторику о готовности применить ядерное оружие.
Пока будут идти оценки ядерного потенциала США, в некоторых государствах за рубежом активно ведутся работы над созданием маломощного (тактического) ядерного оружия, что как раз и может стать ответом России, не влекущим за собой полноценной ядерной войны [2].
В связи с этим возникает необходимость корректировки, пересмотра части системы мероприятий по подготовке к защите и по защите населения, материальных и культурных ценностей на территории Российской Федерации.
В первую очередь должна быть разработана
методология прогнозирования инженерной обстановки, которая может сложиться в результате применения предполагаемым противником современных ядерных боеприпасов. Сложившаяся система прогнозирования была разработана в 50-70 годах прошлого века. Модель воздействия поражающих факторов, в которой основным была принята воздушная ударная волна, учитывает, что будет применено ядерное оружие большой мощности. Методика учитывает двухмерное (по площади) распространение воздушной ударной волны.
В настоящее время предполагается, что удары будут наносится по конкретным (особо важным) объектам экономики с применением ядерных боеприпасов ограниченной мощности (100... 300 кт) [3].
Современные компьютерные технологии, геоинформационные системы, при разработке соответствующих методических подходов позволяют точнее рассчитывать воздействие основных поражающих факторов ядерного взрыва на убежища, укрытия и противорадиационные укрытия. А при принятии рационального
2017'3(34)
решения на размещение на местности защитных сооружений гражданской обороны в сочетании с эвакуацией населения в близлежащие безопасные районы появляется возможность минимизировать затраты на строительство защитных сооружений гражданской обороны, выполнение других инженерно-технических мероприятий гражданской обороны.
Перспективными разработками в этой области предоставления населению коллективных средств защиты являются блок-модули полной заводской готовности. Опытные образцы, созданные во Всероссийском научно-исследовательском институте по проблемам гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций МЧС России (ФЦ) (далее - ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ)) и Общество с ограниченной ответственностью «ПРИЗМА-М» (далее - ООО «ПРИЗМА-М»), показали ряд преимуществ перед «классическими», возводимыми заблаговременно защитными сооружениями. Это возможность оперативного перемещения основными видами транспорта, многократность использования, постоянная готовность к приему укрываемых, что может существенно повысить уровень защиты населения в условиях применения предполагаемым противником ядерных боеприпасов ограниченной мощности. Тем не менее, на сегодняшний день не до конца проработан вопрос рационального размещения предлагаемых блок-модулей на территории объекта экономики с учетом возможного воздействия воздушной ударной волны ядерного взрыва.
Учитывая то, что, с одной стороны, площадь объекта экономики, как правило, относительно небольшая (по сравнению с площадью города), а, с другой стороны, требования по защитным свойствам убежищ от воздействия избыточного давления во фронте воздушной ударной волны нормативно установлены (ДРф = 1кгс/см2) [4], возникает необходимость более точно определить на территории объекта экономики границы опасных зон (где ДРф > 1кгс/см2) и исключить строительство убежищ в этих зонах.
Методический подход, описанный ниже, позволяет определить степень воздействия воздушной ударной волны как на защитные сооружения, находящиеся под землей, так и на здания и защитные сооружения, находящиеся на земной поверхности.
Защитные сооружения гражданской обороны (далее - ЗС ГО) в подавляющем большинстве случаев оборудуются в подземном пространстве (ниже поверхности земли). Величина избыточного давления во фронте воздуш-
Д
земную поверхность, является определяющей для прогнозирования возможных разрушений ЗС ГО. Поэтому представляется целесообразным разработать методические подходы к опре-Д
от центра (эпицентра) ядерного взрыва и выделению зон опасных давлений (ДРф > 1кгс/см2 [3]) на территории объекта экономики, отнесенного к категории по гражданской обороне. Д
ров: мощности взрыва, удаленности рассматриваемой точки от центра (эпицентра) взрыва, наличия и особенностей подстилающей поверхности, упругого отклика поверхностей конструкций, высоты взрыва и др.
Д
ся воспользоваться формулой М.А. Садовского для ядерных взрывов [5,6,7]: при подрыве в воздухе
(0,5С)1/3 (0,5С)2/3 Д Рф = 0,84 ^ ' + 2,71 ' ^ ' +
Я
В?
+ 7,0 (0д3С) к г/см2; (1)
при подрыве на грунте (учитывается влияние отраженной ударной волны)
Д рф = 1,06(0-5?,'1/3+4,3(0-5?]2/3 +
К
+ 14
В2 (0,5С)
К3
/ 2,
где 0,5 - коэффициент, учитывающий большие потери энергии на излучение; С - тротило-вый эквивалент заряда, кг; К - расстояние от центра взрыва, м.
В таком виде эти формулы представлены в большинстве литературных источников. Однако при определении последствий воздушных ядерных взрывов они приводят к существенным погрешностям, так как такой взрыв по своей сути является приподнятым [8] (влияние близости земной поверхности достаточно существенно и
не позволяет применять первую формулу, однако и применение второй формулы значительно снижает адекватность полученного результата).
Значение ДРф в этом случае будет находиться в интервале с левой границей, определенной но формуле (1), и правой границей, определенной но формуле (2). Степень влияния отраженной ударной волны на увеличение зна-Д
ния этой волны от препятствия а и от упругих свойств отражающей поверхности (часть энергии воздушной ударной волны поглощается препятствием) .
Д
действующее на преграду (земная поверхность, стены зданий и сооружений), равно сумме стаД
Д
счет торможения скоростного напора воздушных масс, следующих за фронтом воздушной ударной волны.
Д
на преграду можно определить как сумму давлений во фронте падающей ударной волны и от-
раженной волны (с учетом угла отражения):
ДРС = ДРф + ДР0, (3)
где ДР0- давление отраженной ударной волны, кгс/см2.
Избыточное давление во фронте воздушной ударной волны ДРф определяется по формуле (1), а для учета влияния отраженной от земной поверхности ударной волны (ее вертикаль-
Д
М.А. Садовского можно представить в следующем виде (Рисунок 1):
ДР0 = зта[0,84к ' " ' + 2,71 ' ' +
Я
Я2
+ 7,оМ^ ]к г/см2, (4)
где ^ - коэффициент, учитывающий упругий отклик подстилающей поверхности или элементов конструкций зданий сооружений, (принимается: для бетона 0,95, для грунта 0,6. ..0,8)
[91;
а - угол между земной поверхностью и линией, соединяющей рассматриваемую точку земной поверхности с центром взрыва.
Я ь
А "Л " 1 В'
Рисунок 1 А В' I -
Условия воздействия воздушной ударной волны на точку земной поверхности: рассматриваемая точка земной поверхности; В центр ядерного взрыва; ЭПИценТр ядерного взрыва; Я - расстояние до центра ядерного взрыва; расстояние до эпицентра ядерного взрыва; к - высота ядерного взрыва
Влияние отраженной воздушной ударной ний, сооружений и их упругого отклика можно волны (ее горизонтальной составляющей) на учесть, представив формулу М.А. Садовского в Д
ДР0 = со5а:[0,84—-+ 2,7—-Д--— + 7,01 ' , "],кг/см2. (5)
Я Я2 Я3
201713(34)
В случае, представленном на Рисунке 3, идет практически «зеркальное отражение» воздушной ударной волны с учетом упругого отклика преграды:
ДР0 = 0,84
(0,5С^)1/3 „(0,5С^)2/3
Я
+ 2,7-
Я2
+ 7,0
(0,56^)
Я3
/2
(6)
Рисунок 2 Условия воздействия воздушной ударной волны на вертикальную стену здания,
сооружения:
А рассматриваемая точка земной поверхности; В центр ядерного взрыва; В' - эпицентр ядерного взрыва; Я - расстояние до центра ядерного взрыва; I - расстояние до эпицентра ядерного взрыва; к - высота ядерного взрыва
В
Я Ъ
А В'
^ \ а 1
Рисунок 3 Условия воздействия воздушной ударной волны на точку земной поверхности и вертикальную стену здания, сооружения одновременно: А рассматриваемая точка земной поверхности; В центр ядерного взрыва; В' - эпицентр ядерного взрыва; Я - расстояние до центра ядерного взрыва; I - расстояние до эпицентра ядерного взрыва; к - высота ядерного взрыва
Динамическая составляющая избыточного давления в зоне регулярного отражения ударной волны (в зоне, прилегающей к эпицентру взрыва, с радиусом менее высоты взрыва) определяется достаточно сложно. Значения этой составляющей могут на порядок превышать зна-Д
зрения больший интерес представляет опреде-
Д
жения ударной волны (в зоне, отстоящей от эпицентра взрыва, с радиусом более высоты взрыва) [б]:
ДР = 6 Д Ро
д ДР0 + 7Ра,
(7)
/2
Расстояние от эпицентра ядерного взрыва до рассматриваемой точки определяется по формуле:
I = R cos а (8)
Для практического использования предложенного методического подхода целесообразно расчеты проводить на ЭВМ (например, используя электронные таблицы Microsoft Excel), а результаты представлять в табличном виде. На основании табличных данных на крупномасштабную топографическую карту наносятся границы зон критических давлений (при кото-
рых начинается разрушение конструкций зданий, защитных сооружений гражданской обороны). Затем определяются безопасные для защитных сооружений гражданской обороны зоны, где результирующее давление на земную поверхность (или на стену убежища блок-модуля полной заводской готовности, установленного
на земной поверхности) не будет превышать 1
/2
Это позволит принять рациональное решение по размещению в безопасной зоне строящихся или планируемых к строительству защитных сооружений гражданской обороны.
Литература
1. Rebecca Kheel, The Hill, 04/17/17 Pentagon starts review of nuclear posture ordered by Trump. [Электронный ресурс] -Режим доступа: Pentagon.ru (дата обращения: 06.09.2017)
2. NNSA, National Nuclear Security Administration, Press Releases, 04/13/17 NNSA, Air Force complete first B61-12 Life Extension Program qualification flight test at Tonopah Test Range. [Электронный ресурс] -Режим доступа: NNSA.ru (дата обращения: 06.09.2017)
3. Ермаков A.C. Стратегические ядерные силы России и США. Сегодня и завтра // Новый оборонный заказ. 2016. №3. С. 26-31.
4. СП 165.1325800.2014 Инженерно-технические мероприятия по гражданской обороне - М.: Минстрой России. 2014.
5. Саламахин Т.М. Физические основы механического действия взрыва и методы определения взрывных нагрузок. Учебник. - М.: изд. ВИА. 1974. 255 с.
6. Эпов Б. А. Основы взрывного дела. - М.: Воениздат, 1974. 222 с.
7. Рыбаков A.B., Арефьева Е.В., Матюшкин Д.11. Оценка степени разрушения конструкции зданий от взрывной нагрузки // «Научные и образовательные проблемы гражданской защиты». 2014.№ 3. С. 35-41.
8. Гельфанд Б.Е., Сальников М.В. Фугасное действие взрывов: монография. - СПб.: Астерион, 2007. 252 с.
9. Акатьев В. А., Волков С.С., Гаваза B.C. и др. Обеспечение мероприятий и действий сил ликвидации чрезвычайных ситуаций. Часть 2. Книга 2. Оперативное прогнозирование инженерной обстановки в чрезвычайных ситуациях. /Под общей редакцией С.К. Шойгу - М.: ЗАО «Папирус», 1998. 176 с.
