9.3. Оценка поражающего действия подводного взрыва на надводные корабли (суда)
Данный подраздел подготовлен по материалам Федерального государственного унитарного предприятия "Научно-исследовательский институт промышленной и морской медицины", представленных в отчете по НИР "Исследование и анализ подводных потенциально опасных объектов в северных морях Российской Федерации", С-Петербург, 2005.
Экспериментальные исследования показали, что при расстояниях между центром взрыва и бортом в 30 м или между центром взрыва и днищем более 50 м для зарядов до 700 кг, корпус корабля практически не получает остаточных деформаций.
При близких неконтактных (бортовых до 10 м, днищевых до 25 м) или контактных взрывах - упругие колебания корпуса могут являться причиной вторичных повреждений корабельных конструкций.
Большие силы инерции могут быть приложены к механизмам и приборам при общем перемещении корабля. За время действия подводного взрыва (для 500 кг тротила
Исследования и боевой опыт войны показали, что большие ускорения и деформации имеют место лишь вблизи от района непосредственно воздействия взрыва. В этих местах деформации являются пластическими, а ускорения достигают 2000 - 5000 g и более. Однако уже на расстоянии 10 - 12 м и от центра взрыва заряда в 500 кг тротила остаточные деформации являются малыми, а ускорения падают до (100 - 200) g. На расстояниях в 5060 м от центра взрыва ускорения равны лишь (1 - 10) g.
По мере удаления центра взрыва от поверхности корабля степень повреждений уменьшается, а площадь борта, охваченного повреждениями такого типа, увеличивается.
Местные повреждения сменятся все более общими. Вместе с тем местные повреждения и при данном положении центра взрыва переходят в общие перемещения, общие деформации как пластические, так и упругие. При некотором, для заданного веса взрывчатых веществ, расстоянии между бортом или днищем и центром взрыва остаточные деформации не наблюдаются. Для донных взрывов эти расстояния обычно больше, чем для бортовых.
При удаленном неконтактном подводном взрыве скорость воды у борта или днища корабля весьма мала. Так, при заряде G = 500 кг (тротила), R = 63 м, Pmax = 90 кг/см2. Как показывает опыт, при таких условиях наблюдаются только легкие вмятины в случае донного взрыва.
Опыты с подводной защитой корабля показали, что при не очень удаленном неконтактном подводном взрыве повреждения получаются большими, чем при контактном. Особенно эффективный взрыв имеет место при расстоянии между центром заряда и бортом, рассчитанным по формуле:
где: G - масса ВВ, кг, Rэ - расстояние до центра взрыва ВВ, м.
Энергия в единице объема корабля в данной его точке пропорциональна энергии, сообщенной ему при взрыве. При подводном взрыве происходит процесс распространения энергии заряда по жидкой среде и по конструкции корабля. При этом энергия в единице объема убывает пропорционально этому объему.
Энергия единицы объема пропорциональна энергии заряда, и, соответственно, весу заряда:
Cm = E / Rэ = G / R3 (24)
Коэффициент Cm является плотностью энергии, отнесенной к значению ее в точке на корпусе корабля на расстоянии 1 м от центра взрыва заряда G = 1 кг. Cm выражается в кг/м3.
Коэффициенты Cm при подрыве геометрически подобных зарядов из одинакового ВВ в одинаковой среде в соответственных точках одинаковы.
Для получения характерных значений Cm используются данные о повреждении кораблей подводным взрывом:
повреждения от бортовых подводных взрывов;
повреждения от донных подводных взрывов;
для подводных лодок.
В таблице 9.5 приведены опытные данные о повреждениях надводных кораблей подводными взрывами.
Наименьшее значения Cm, при которых корабли получают различные виды повреждений, обозначены через C°m, при этом расстояние R от центра взрыва, на котором возможны различные поражающие эффекты, можно определить из формулы:
G = C°m x R3 (25)
Так, по данным, приведенным в, при C°m = 5,0 повреждаются броневые переборки подводной защиты от мин для проекта 23, при C°m = 4,64 наблюдаются повреждения второй переборки, при C°m = 2,8 повреждается первая переборка и броневая, при C°m < 1,95 - пробоина первой переборки, при C°m = 0,88 - пробоина наружной обшивки и повреждение первой переборки, при C°m = 0,49 - пробоина наружной обшивки и течь первой переборки, при C°m = 0,3 - трещины наружной обшивки, при C°m = 0,15 - пробоина в борту, при C°m = 0,09 - водотечность наружной обшивки.
Таблица 9.5. Опытные данные о донных подрывах надводных кораблей
Корабль/отсек
|
Оружие
|
Вес заряда, кг
|
Расстояние от центра взрыва до днища
|
Эффект
|
Cm, кг/м3
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
Крейсер "Белфаст"
|
донная мина
|
450
|
25
|
Повреждено первое днище
|
0,029
|
Линейный корабль "Гейзенау"
|
донная мина
|
450
|
22
|
Пробоина первого днища
|
0,043
|
Тральщик "Тобрук"
|
бомба
|
125
|
1
|
Пробиты два днища
|
125
|
СКР 25
|
бомба
|
125
|
2
|
Пробиты два днища
|
15,6
|
УЩ "Фальк"
|
заряд
|
400
|
24
|
Вмятины и водотечь, прогиб на миделе от общего изгиба 650 мм
|
0,029
|
Транспорт "Урания"
|
заряд
|
400
|
14
|
Пробито первое днище, повреждено второе днище, которое впоследствии сломается от общего изгиба
|
0,145
|
Транспорт
|
заряд
|
680
|
90
|
Сотрясение
|
0,00093
|
Транспорт
|
заряд
|
680
|
66
|
Мелкие вмятины
|
0,0023
|
Транспорт
|
заряд
|
680
|
46
|
Пробоины первого днища
|
0,007
|
Минный заградитель "Эдвенчер"
|
донная мина
|
450
|
45
|
Вмятина, водотечь
|
0,005
|
Крейсер "Киров"
|
донная мина
|
700
|
200
|
Пробито два днища
|
0,088
|
Крейсер "Червона Украина"
|
бомба
|
250
|
10
|
Пробито два днища
|
0,25
|
Линейный корабль "Нельсон"
|
донная мина
|
400
|
35
|
Пробоина первого днища
|
0,0033
|
Отсек линейного корабля "Хууд"
|
заряд
|
300
|
35
|
Вмятина, водотечь
|
0,057
|
Отсек линейного корабля "Хууд"
|
заряд
|
300
|
30
|
Большие вмятины и водотечь
|
0,0135
|
Отсек линейного корабля "Хууд"
|
заряд
|
300
|
85
|
Пробито первое днище и повреждено второе днище
|
0,0192
|
Отсек II
|
заряд
|
50
|
2
|
Три дна
|
6,25
|
ПЛ С-I
|
заряд
|
125
|
18,5
|
Пробит корпус, перелом
|
0,02
|
отсек
|
заряд
|
50
|
0,8
|
Пробиты два днища
|
78
|
отсек
|
заряд
|
50
|
2
|
Более сильные повреждения первого и второго днища
|
12,5
|
Исходя из указанного выше, в выражении (25) можно определить значение C°m для каждого характерного повреждения корпуса надводного корабля в результате донного подрыва ВВ, массой G, кг, на расстоянии R, м от борта или днища корабля в соответствии с данными таблицы 9.6.
Таблица 9.6. Расчетные выражения для оценки повреждений надводных кораблей донными взрывам
Вид повреждений
|
Расчетное выражение
|
Повреждения бортов и переборок
|
|
водотечность борта
|
G = 0,09R3
|
пробоина в борту
|
G = 0,05R3
|
пробоина в первой переборке
|
G = 2,0R3
|
пробоина во второй переборке
|
G = 4,6R3
|
повреждение броневой переборки корабля
|
G = 6,0R3
|
Повреждения днищ
|
|
вмятины и водотечность первого днища
|
G = 0,005R3
|
пробоина в первом днище
|
G = 0,009R3
|
пробоина во втором днище
|
G = 0,09R3
|
пробоина в третьем днище
|
G = 6,5R3
|
Перечень наиболее опасных ППОО на дне северных морей (территория Российской Федерации), не зарегистрированных в Реестре ППОО, представлен в таблице 9.7.
Приведенные в таблице данные эффективных радиусов поражения морских транспортных средств (надводных, подводных) в результате подрыва взрывчатого материала в трюмах затопленных кораблей показывают, что механические деструктивные эффекты на надводных и подводных кораблях наблюдаются на весьма незначительных расстояниях от места взрыва. Предельные значения эффективных радиусов поражения не превышают, в большинстве случаев, 40 метров при массе взрываемого ВВ 5 тонн.
Пример расчета расстояний для характерных повреждений элементов надводных кораблей от массы взрывчатого вещества при донных подводных взрывах приведен в приложении 3 к Методическим рекомендациям.
Таблица 9.7. Корабли и суда на дне северных морей Российской Федерации, обладающие повышенной взрывоопасностью
N п/п
|
Наименование корабля (судна)
|
Координаты или район гибели
|
Тротиловый эквивалент, кг
|
Радиус поражения, м
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
1
|
Шаланда паровая "Териберка"
|
Мотовский залив (губа Нерпичья)
|
5000
|
38
|
2
|
Эскадренный миноносец "Стремительный"
|
Екатерининская гавань (Полярный)
|
7420
|
44
|
3
|
Эскадренный миноносец "Матабеле" (английский)
|
Маяк Териберский
(ш = 69°21; д = 35°27')
|
7420
|
44
|
4
|
Транспорт "Ижора"
|
ш =72°35'; д = 10°50'
|
5000
|
38
|
5
|
Транспорт "Рейсланд" (союзн.)
|
Баренцево море
(ш = 72°40'; д = 20°20')
|
5000
|
38
|
6
|
Транспорт "Харполяйнен" (союзн.)
|
Баренцево море
(ш = 72°21'; д = 28°26')
|
5000
|
38
|
7
|
Транспорт "Эмпайр Рейнджер" (союзн.)
|
Баренцево море
(ш = 72°13'; д = 32°10')
|
5000
|
38
|
8
|
Транспорт "Эффингхэм" (союзн.)
|
Баренцево море
(ш = 70°28'; д = 35°44')
|
5000
|
38
|
9
|
Транспорт "Эмпайр Купер" (союзн.)
|
Баренцево море
(ш = 71°01'; д = 36°00')
|
5000
|
38
|
10
|
Транспорт "Циолковский".
|
Баренцево море
(ш = 71°46'; д = 34°30')
|
5000
|
38
|
11
|
Крейсер "Эдинбург" (английский)
|
Баренцево море
(ш = 72°31'; д = 37°31')
|
24915
|
65
|
12
|
Транспорт "Вишера"
|
Баренцево море (о. Нокуев)
|
5000
|
38
|
13
|
Транспорт "Крестьянин"
|
о. Новая Земля (о. Междушарский)
|
5000
|
38
|
14
|
Баржа "Ш"
|
Пролив Югорский Шар (о. Матвеев)
|
5000
|
38
|
15
|
Баржа "П-4"
|
Пролив Югорский Шар (о. Матвеев)
|
5000
|
38
|
16
|
Транспорт "Куйбышев"
|
Карское море
(ш = 73°52'; д = 77°40',5)
|
5000
|
38
|
17
|
Транспорт "Кентукки" (американский)
|
В 15 милях Северо-Западнее мыса Канин Нос
|
5000
|
38
|
18
|
Эскадренный миноносец "Сомали" (союзн.)
|
о. Ян-Майен
|
7420
|
44
|
19
|
Транспорт "Щорс"
|
Пролив Югорский Шар
|
5000
|
38
|
20
|
Транспорт "Декабрист"
|
Баренцево море
(ш = 75°30'; д = 27°10')
|
5000
|
38
|
21
|
Танкер "Донбасс"
|
Баренцево море
(ш = 76°24'; д = 41°30')
|
||
22
|
Эскадренный миноносец "Сокрушительный"
|
Баренцево море
(ш = 73°30'; д = 43°00')
|
7420
|
44
|
23
|
Миноносец "Ахатес" (английский)
|
Баренцево море
(ш =73°15'; д = 30°29')
|
7420
|
44
|
24
|
Транспорт "Тбилиси"
|
Енисейский залив
(ш = 72°25'; д = 80°36')
|
5000
|
38
|
25
|
Транспорт "Диксон"
|
Карское море
(ш = 75°43'; д = 89°38')
|
5000
|
38
|
26
|
Транспорт "Архангельск"
|
Карское море
(ш = 76°51'; д = 92°29')
|
5000
|
38
|
27
|
Транспорт "С. Киров"
|
Карское море
(ш = 75°48'; д = 83°52')
|
5000
|
38
|
28
|
Транспорт "Андров Куртин" (английский)
|
Баренцево море
(ш = 73°22'; д. = 24°45')
|
5000
|
38
|
29
|
Большой охотник N 230
|
Териберка
(ш = 69°29'; д = 35°12')
|
7956
|
45
|
30
|
Большой охотник N 229
|
о. Кильдин
(ш = 69°28'; д = 34°19')
|
7956
|
45
|
31
|
ЭМ "Деятельный" (б. английский ЭМ "Черчилль")
|
о. Большой Олений
(ш = 69°04' д = 36°40')
|
7420
|
44
|
32
|
Корвет "Блюбелл" (английский)
|
Севернее Териберки
(ш = 69°36'; д = 35°29')
|
7420
|
44
|
33
|
Большой охотник N 224
|
Кильдинский плес
(ш = 69°21'; д = 33°38')
|
7956
|
45
|
34
|
Транспорт "Онега"
|
Мыс Цып-Наволок
(ш = 69°41'; д = 33°17')
|
||
35
|
Транспорт "Марина Раскова"
|
Карское море
(ш = 73°22'; д = 66°35')
|
5000
|
38
|
36
|
Транспорт "Пенелоп Баркер" (английский)
|
Баренцево море
(ш = 73°22'; д = 22°30')
|
5000
|
38
|
37
|
Танкер
|
Порсангер-фьорд
(ш. = 70°30', д. = 30°58')
|
||
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
38
|
Подводная лодка
|
м. Святой Нос
(ш. = 68°15', д. = 40°36')
|
||
39
|
Транспорт
|
ш. = 70°35'; д. = 31°00'
|
5000
|
38
|
40
|
Минный заградитель
|
Лоппское море
(ш. = 70°27', д. = 21°39')
|
8915 - 40355
|
46 - 77
|