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 00000102.wmz 0,02 с) корабль набирает скорость до 3 м/с (малые корабли). Ускорение его точек будет равно примерно 1500 м/с2 (00000103.wmz 15 g), что соизмеримо с амплитудами качки корабля.

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:

00000104.wmz, (23)

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.

Наименьшие значения Cm, при которых корабли получают различные виды повреждений, обозначены через Com, при этом расстояние R от центра взрыва, на котором возможны различные поражающие эффекты, можно определить из формулы:

G = Com x R3 (25)

Так, по данным, приведенным в, при Com = 5,0 повреждаются броневые переборки подводной защиты от мин для проекта 23, при Com = 4,64 наблюдаются повреждения второй переборки, при Com = 2,8 повреждается первая переборка и броневая, при Com < 1,95 - пробоина первой переборки, при Com = 0,88 - пробоина наружной обшивки и повреждение первой переборки, при Com = 0,49 - пробоина наружной обшивки и течь первой переборки, при Com = 0,3 - трещины наружной обшивки, при Com = 0,15 - пробоина в борту, при Com = 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 Com 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')

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