Пример 4. Расчет избыточного давления во фронте ударной волны для взрывоопасного ППОО, находящегося в территориальном море

Проведем расчет для затонувшего теплохода "Жан-Жорес".

Этап: Планирование и организация оценки опасности ППОО

Оценка опасности проводится с целью установления зон действия поражающих факторов, в границах которых возможно возникновение ЧС в акватории нахождения затонувшего теплохода "Жан-Жорес".

ППОО - грузовой теплоход "Жан-Жорес" (регистрационный номер в Реестре ППОО N 0011.00011), затонул в Черном море, Феодосийская буха, г. Феодосия в 1942 г.

Этап: Идентификация опасностей ППОО

Вид опасности, согласно Реестру ППОО - взрывоопасность.

В 1942 г. теплоход обеспечивал Керченско-Феодосийскую десантную операцию в Крыму.

В таблице 1 представлены основные характеристики теплохода Жан Жорес.

Таблица 1. Технические характеристики теплохода "Жан-Жорес"

16 января 1942 г. теплоход "Жан Жорес" затонул в точке 45°02.121'N 35°23.611'E в 400 м от набережной Десантников Феодосийской бухты на глубине 20 м. Расстояние до входа в порт - 100 м. На рисунках 1 и 2 представлена схема расположения теплохода в Феодосийской бухте.

Рисунок 1. Расположение затонувшего корабля

в Феодосийской бухте

Рисунок 2. Расположение корабля на дне, вид на правый борт

Данные о грузе, оставшемся на борту корабля.

Осенью 2007 г. специальный Керченский морской отряд МЧС России провел работы по водолазному обследованию судна, в ходе которого подтвердилось наличие военного груза, а именно - артиллерийских орудий, снарядов и военной техники. В частности, на борту "Жан-Жореса" находятся минимум 3 гусеничных тягача, 4 артиллерийских орудия с боезапасом, оборудование и боеприпасы для авиации, а также большое количество боеприпасов для стрелкового оружия.

С 2015 года ведутся работы по подъему взрывоопасных предметов (ВОП) и патронов с борта теплохода. С начала работ на сегодняшний день поднято порядка 5% ВОП. По оценкам, сделанным по количеству поднятых взрывоопасных предметов и по количеству содержащегося в них ВВ, на борту теплохода остается порядка 30 т ВВ.

Разделение на составные части не требуется.

В качестве наиболее опасного сценария рассмотрим мгновенный взрыв всей массы ВВ на ППОО и распространение ударной волны от взрыва по акватории размещения ППОО.

Этап: Оценка опасности ППОО

В качестве объектов воздействия определяются люди, находящиеся в воде, суда и объекты инфраструктуры, находящиеся в воде. Расстояние до ближайшего берега от места затопления (согласно Реестру ППОО) составляет 800 м (городской пляж г. Феодосия). Расстояние до ближайшего объекта инфраструктуры, порта г. Феодосии, составляет 500 м.

В качестве критерия возникновения ЧС принимаем показатели, характеризующие смертельные поражения людей, причинение вреда здоровью, а также разрушение и повреждение конструкций и судов.

В качестве критериев поражения человека, согласно подразделу 9.2 Методических рекомендаций, принимаем избыточное давление во фронте ударной волны для смертельного поражения, и - для нанесения вреда здоровью.

Для проведения оценки опасности анализируемого ППОО занесем исходные данные для расчетов в таблицу 2.

Исходя из имеющихся исходных данных, на основе формулы (22) раздела 9 Методических рекомендаций рассчитаем избыточное давление во фронте ударной волны подводного взрыва на расстоянии r₁ = 800 м (до ближайшего пляжа на берегу Феодосийской бухты):

Таблица 2. Исходные данные для расчетов

Согласно данным таблицы 9.4 раздела 9 Методических рекомендаций такие избыточные давления опасны для жизни человека, находящегося в воде в обычной одежде во время взрыва, так как .

Рассчитаем избыточное давление в акватории входа в порт, расположенного на расстоянии от затопленных ВВ - r₂ - 500 м.

Согласно данным таблицы 9.4 раздела 9 Методических рекомендаций такие избыточные давления опасны для жизни человека, находящегося в воде в обычной одежде во время взрыва, так как .

Аналогично рассчитаем границы зон действия избыточного давления во фронте ударной волны, способного нанести вред здоровью и вызвать смерть человека. Данные расчетов представлены на рисунке 3.

Рисунок 3. Зоны действия поражающих факторов ударной волны

для человека

Рассчитаем по выражениям Таблицы 9.6 раздела 9 Методических рекомендаций размер повреждений судов при донном взрыве затопленных ВВ:

Повреждения днищ кораблей возможны следующие:

вмятины и водотечность первого днища на расстоянии от ВВ до 181,7 м;

пробоина в первом днище на расстоянии от ВВ до 149,4 м;

пробоина во втором днище на расстоянии от ВВ до 69,3 м.

Повреждения бортов и переборок:

водотечность борта на расстоянии от ВВ до 69,3 м;

пробоина в борту на расстоянии от ВВ до 84,3 м;

пробоина в первой переборке на расстоянии от ВВ до 24,7 м.

Расчеты показывают, что взрыв затопленных ВВ представляет существенную опасность для надводных транспортных средств в случае их нахождения от ВВ на расстоянии, начиная со 181,7 м и менее.

На рисунке 3 показаны зоны действия поражающих факторов ударной волны при наиболее опасном сценарии. Красным показана зона действия с радиусом поражения 922,48 м - смертельная для человека, лиловым показана зона действия , с радиусом поражения 7078,1 м - опасная для человека, когда он начинает ощущать болевое воздействие, особенно в брюшной полости.

Опасность для судов представлена на рисунке 4. Согласно таблице 9.6 Методических рекомендаций, в оранжевой зоне действия , с радиусом поражения 84,34 м - пробоина в борту, в бежевой зоне действия , с радиусом поражения 181,7 м - вмятины и водотечность первого днища судов.

Рисунок 4. Зоны действия поражающих факторов ударной волны

для судов

Оценка сейсмического воздействия подводного взрыва на здания и сооружения, расположенные в береговой зоне

Исходными данными для расчета являются координаты эпицентра очага взрыва, количество ВВ в эпицентре, тип грунтов в возможной области сейсмического воздействия, координаты и типы зданий в береговой зоне и их текущее техническое состояние. Текущее техническое состояние зданий определяется по результатам обследования.

Определить безопасное расстояние R_s по сейсмическому воздействию по формуле:

,

K_s - коэффициент, учитывающий тип грунтов, для водонасыщенных грунтов K_s = 25;

K_z - коэффициент, учитывающий тип зданий принимаем 1,5 для 2 - 3-этажных кирпичных зданий;

m - вес заряда в кг.

.

Безопасное расстояние превышает расстояние до зданий и представлено на рисунке 5. Необходимо определить скорость грунтов V_s (см/с) в основании зданий и характер возможных повреждений, см. табл. 1.15.

, где

R - расстояние до объекта, м.

Соответственно, рассмотрим жилую застройку, подвергшуюся сейсмическому воздействию. Как видно на рисунке 5, в зону сейсмического воздействия попадает прибрежная жилая застройка на расстоянии от 800 м (ближайшее расстояние от эпицентра взрыва до зданий) до 1163 м.

Рисунок 5. Зоны сейсмического воздействия от взрыва ВВ

теплохода Жан-Жорес

Рассчитаем скорость грунтов на расстоянии 800 м.

Рассчитаем скорости грунтов для расстояний от эпицентра с шагом в 100 м. Расчеты представлены в таблице 3.

Таблица 3. Результаты расчета скорости грунтов в зависимости от расстояния при взрыве ВВ на теплоходе "Жан-Жорес"

Как видно из результатов расчетов, влияние на прибрежную застройку подводного взрыва ВВ на теплоходе "Жан-Жорес" будет соответствовать повреждению побелки на зданиях и дребезжанию стекол (согласно таблице 9.9 Методических рекомендаций). В указанную зону сейсмического воздействия попадает порядка 500 жилых строений, из них 3 - школы, 1 - техникум и 1 - детский сад.

Этап: Установление опасности ППОО

По изображенным зонам поражения видно, что зона потенциального смертельного поражения ударной волной затрагивает зоны с возможным нахождением людей в воде - это центральный пляж "Камешки" г. Феодосии. Эпицентр взрыва (полученный по координатам в Реестре ППОО) находится в акватории активного движения судов в туристских и транспортных целях и взрыв может представлять для них потенциальную опасность. Повреждения зданий и сооружений от сейсмического воздействия подводного взрыва наблюдаться не будет, только повреждение штукатурки и дребезжание стекол.

Оценка масштабов ЧС

Опасность объекта обусловлена зонами воздействия ударной волны от подводного взрыва на человека и суда.

Исходя из протяженности центрального пляжа г. Феодосии в 1200 м, ширина которого - 40 м, можно сделать вывод, что приблизительная площадь пляжа составляет 48000 м² при пиковой наполненности, с соблюдением социальной дистанции, на пляже единовременно максимально может находиться до 12000 человек. Единовременно в воде все посетители пляжа находиться не могут, ввиду этого примем количество человек, находящихся в воде, как 30% от максимального количества - 3600 человек. Пляж на всей своей протяженности попадает под действие давления во фронте ударной волны , которое характеризует смертельное поражение человека. Таким образом, максимальное количество человек, которое попадает в зону смертельного поражения, составляет 3600 человек. Согласно таблице 2-3 приложения 2 Методических рекомендаций это соответствует потенциальной ЧС федерального масштаба.