Метро Санкт-Петербурга ⏏

Гермодвери

Пока суть да дело, давайте обратим внимание на гермодвери в метро. Толстенные такие металлические ворота, обычно располагаемые у входа на станцию или в межстанционных переходах. Разные они бывают, но всегда в полметра толщиной.

На левом фото - гермодверь на выходе «Канал Грибоедова» станции Гостиный двор. Как видно, она вертикального типа («гильотина»).

В центре - гермодверь на станции Электросила, подъемного типа («крышка унитаза»).

На правом фото - гермодверь на выходе станции Ленинский Проспект, сдвижного типа («дверь купе»).

Еще бывают двери распашные, например, в туннелях - там они установлены как минимум на участках под Невой или плывуном:

Вот одна из дверей на перегоне между станциями Гостиный двор и Василеостровская:

А вот гермодверка на перегоне между станциями Спортивная (верхний зал) и Чкаловская:

Но встречаются и тоннельные гермодвери типа "шкаф-купе" (выезжающие сбоку):

Также перед выходом каждой линии на поверхность в тоннеле ставится по 2-3 гермодвери подряд, через 30-40 метров. Управление затворами во всех случаях происходит посредством электропривода:

Казалось бы, от затопления метро, случись что, гермодвери на станциях все равно не спасут, зачем же они нужны?

Для ответа на этот вопрос обратимся к паре видеороликов. Сразу скажем — на всех видео речь идет о слабеньких взрывах в пределах десятка килотонн.

Наземный взрыв:

Видео на Youtube

Подземный взрыв:

Видео на Youtube

Согласно нормативам СССР, а теперь и России, метро является изначально сооружением двойного назначения:

При проектировании большинства подземных метрополитенов (в России — всех) учитывается необходимость обеспечения возможности использования их в качестве убежища для населения в чрезвычайных ситуациях. Для этого, как правило, предусматривают оборудование станций и перегонов аварийными автономными системами фильтровентиляции, освещения и водоснабжения, запасными выходами, системами герметизации станций и вентиляционных шахт (в том числе — автоматическими, от действия взрывной волны и т. п.). По действующим в России нормативам, метро должно обеспечивать укрытие населению в течение двух суток: предполагается, что за это время уровень радиации спадёт до значений, при которых возможно будет проводить эвакуацию населения за пределы зоны поражения. Вместе с тем, на практике исполнение этих требований зависит от пожеланий заказчика, в связи с чем новые станции Московского метрополитена оборудуются металлоконструкциями почти все, тогда как в Казанском метрополитене системы обеспечения гражданской обороны из соображений экономии пока установлены только на 4 станциях из 6.

Для защиты находящихся внутри людей станция должна выдерживать взрыв стандартной боеголовки у оголовка шахты (ну или эскалаторного наклонного хода). Точные данные засекречены, но нетрудно определить параметры. У США, как и у нас, есть несколько стандартных мощностей боеголовок, причем если средние калибры совпадают (100-159, 250-300, 450-500, 750-850 килотонн или около того), то по большим есть существенная разница — наши максимальные типовые 25 мегатонн против их максимальных типовых 9-ти мегатонн. Так уж вышло — у нас изначально были на порядок более мощные ракеты, но проблемы с точностью. Поэтому брали больше, кидали дальше. В США, наоборот, с точностью все было очень хорошо, а вот с мощными ракетами напряг. К концу СССР все примерно сравнялось.

Ну, так вот. Стрелять мегатонной боеголовкой по станции метро экономически выгодно только в том случае, если там внутри станции прячется сам Президент Вся Руси. Да и то под вопросом, потому что стоимость такой боеголовки намного больше стоимости всей станции метро с постройкой, отделкой и экипажем. Попасть трудно (КВО даже у лучших боеголовок, как наших, так и США, порядка ста пятидесяти метров). Поэтому исходим из того, что вероятность попадания больших мегатонн прямо в шахту достаточно мала.

Посмотрим теперь, что произойдет с нашим славным Санкт-Петербургом, если на него уронить боеголовку в одну мегатонну. К слову — в начале 90-х нам неоднократно преподавали, и в школе, и на военной кафедре, что по военным планам НАТО на Питер нацелена 21 боеголовка, 20 средних (читай — 500 килотонн) и одна большая (читай — полторы мегатонны), в центр, по принципу «добить все, что шевелится».

Кстати — видео прибытия боевых блоков на полигон Кура. Вот так примерно будет выглядеть для невезучих Конец Света, с одной поправкой — блоку не обязательно достигать земли, более эффективен может быть взрыв на высоте километра-двух-трех:

Видео на Youtube

Итак, сначала для воздушного взрыва в одну мегатонну на высоте полтора километра (оптимальная высота):

• 110 метров от точки взрыва, 6 микросекунд до прихода ударной волны. Сейсмический сдвиг разрушает тоннели метро с различными типами крепления на глубинах 10 и 20 м, животные в тоннелях на глубинах 10, 20 и 30 м погибают.
• 215 метров, 9 микросекунд. Разрушение оголовка стволов, ведущих в тоннелей метро под эпицентром. Каждый оголовок представлял собой мощный железобетонный каземат на фундаменте большой опорной площади для удержания оголовка от вдавливания в ствол; сверху укрыт небольшой грунтовой насыпью. Обломки оголовков обвалились в стволы, последние затем раздавлены сейсмической волной.
• 240 метров, 0.015 секунд. Сильное разрушение скальных пород (50-200 МПа). Скорость ударной волны выше скорости звука в металле: теоретический предел прочности входной двери в убежище; танк расплющивается и сгорает.
• Около 300 метров — предел гарантированного поражения современной шахтной пусковой установки советской «Сатаны» (видимо, и других современных ракет РФ).
• 320 метров, 0.028 секунд. Человек развеивается потоком плазмы (скорость ударной волны = скорости звука в костях, тело разрушается в пыль и сразу сгорает). Полное разрушение самых прочных наземных построек (скорость звука в бетоне).
• Около 435 метров — предел гарантированного поражения современной шахтной пусковой установки баллистических ракет США и Франции.
• Между 435 и 530 метров, от 0.06 до 0.1 секунды. Убежище типа метро, облицованное чугунными тюбингами и монолитным железобетоном и заглублённое на 18 м, получило незначительные деформации, повреждения. Вход в сооружение не обычный павильон, а железобетонный каземат с массивными дверьми.
• До 530 метров, до 0.1 секунды. Незащищенный человек не успевает увидеть взрыв и погибает без мучений (время зрительной реакции человека 0,1—0,3 с, время реакции на ожог 0,15—0,2 с).
• 630 метров, 0.25 секунд. Человек превращается в обугленные обломки: ударная волна вызывает травматические ампутации, а догнавшая отброшенное тело огненная сфера обугливает останки. Полное разрушение танка. Полное разрушение подземных кабельных линий, водопроводов, газопроводов, канализации, смотровых колодцев. Разрушение подземных ж/б труб диаметром 1,5 м, с толщиной стенок 0,2м. Сильное разрушение долговременных железобетонных фортсооружений (ДОТ). Сильная деформация и повреждение заглублённых сводчатых бетонных защитных сооружений. Незначительные повреждения подземных сооружений метро.
• 800 метров, 0.4 секунды. Нагрев до 3000 °C. Полное разрушение всех защитных сооружений гражданской обороны (убежищ), разрушение защитных устройств входов в метро. Образование трещин в заглублённых сводчатых бетонных сооружениях, возможно повреждение входных дверей.
• 1100 метров, 0.5 секунды. Через полторы секунды здесь будет граница огненной сферы ядерного взрыва.
• 1500 метров, 1.15 секунды. Условия по ударной волне близки к условиям в районе эпицентра взрыва в Хиросиме (~20 кт). Расчётное давление ударной волны для проектирования конструкций и защитных устройств подземных сооружений линий глубокого заложения метрополитена. Сильная деформация наземных сводчатых стальных защитных сооружений в виде выпучивания стенок внутрь. Человек в положении стоя — при взрыве 0,5 Мт (т.е. вдвое более слабом) отбрасывается ударной волной (не в эпицентре, волна идёт параллельно земле) на расстояние свыше 300 м с начальной скоростью свыше 575 км/ч, из них 100—150 м (0,3—0,5 пути) свободный полёт, а остальное расстояние — многочисленные рикошеты о грунт; в положении лёжа отброс свыше 190 м со скоростью 216 км/ч.
• 1600 метров, 1.4 секунды. Человек в бетонном убежище с толщиной перекрытия 73 см получит смертельное лучевое поражение. Танк отбрасывается примерно на 10 м и повреждается. Повреждение вентиляции и входных дверей у наземных сводчатых стальных защитных сооружений.
• 1750 метров, 1.6 секунды. Полное разрушение бетонных, железобетонных монолитных (малоэтажных) и сейсмостойких зданий, убежищ встроенных и отдельностоящих, убежищ в подвальных помещениях многоэтажных зданий.
• 2100 метров, 2.4 секунды. Вся городская застройка превращается в сплошные завалы (отдельные завалы сливаются в один сплошной), высота завалов может составлять 3—4 м.
• 2230 метров, 2.6 секунды. Расчётное давление ударной волны для проектирования конструкций и защитных устройств подземных сооружений линий мелкого заложения метрополитена.
• 2550 метров, 3.2 секунды. При высоте взрыва ~1,5 км у поверхности появляется совместная прямой и отражённой головная ударная волна. В это время в радиусе свыше 1,5 км от центра давление снижается до 0,8 атм и несколько секунд сохраняется; при наземном или невысоком воздушном взрыве этот эффект может отжать и открыть защитную дверь в убежище и даже поднять бетонное перекрытие толщиной 0,9 м. Полное разрушение железобетонных зданий с большой площадью остекления.

Ну и далее уже не так интересно — пожары, разрушения, но можно уже и выжить, просто стоя прямо под ядерным грибом на улице. Если повезет. Из интересного:

• До 5 километров и 10 секунд. Человек не услышит грохот взрыва из-за поражения слуха и сотрясения мозга ударной волной.
• 32 километра, полторы минуты. Максимальный радиус поражения незащищённой чувствительной электроаппаратуры электромагнитным импульсом. Разбиты почти все обычные и часть армированных стёкол в окнах — актуально морозной зимой плюс возможность порезов летящими осколками. 160 дБ — звук выстрела из ружья вблизи (не вплотную) от уха. «Гриб» поднялся до 10 км, скорость подъёма ~220 км/час.
• 48 километров, 3 минуты. Граница массовых выбиваний стёкол в окнах. Звук 140—150 дБ — шум рядом со взлетающим самолётом, 140 дБ — максимальная громкость на рок-концерте.
• 85 километров, 4 минуты. С этого расстояния огненный шар похож на большое неестественно яркое Солнце у горизонта, а в момент первого максимума 0,001 с вспышка во много раз ярче полуденного светила, может вызвать ожог сетчатки глаз, прилив тепла к лицу. Подошедшая ударная волна ещё может сбить с ног человека и разбить отдельные стёкла в окнах. Далее она окончательно теряет оглушающую и разрушающую силу и вырождается в громоподобный звук. «Гриб» поднялся свыше 16 км, скорость подъёма ~140 км/час.

Теперь представим себе, что взрыв наземный. Вообще, с наземными взрывами все интересней. Они как раз и предназначены для разрушения шахт баллистических ракет и подземных командных пунктов.

Также наземный контактный взрыв выкапывает большой котлован — воронку (напоминает метеоритный кратер), разбрасывая вокруг радиоактивный грунт и генерирует в грунтовой толще мощные сейсмовзрывные волны, недалеко от эпицентра на много порядков более сильные, чем при обычных землетрясениях. Действие сейсмических колебаний делает малоэффективными убежища повышенной защищённости, так как люди в них могут погибнуть или получить повреждения даже при сохранении убежищем своих защитных свойств от остальных поражающих факторов, а недалеко от воронки не остаётся шансов уцелеть таким защищённым объектам, как тоннели и станции метро глубокого заложения и даже особо важным укрытиям и командным пунктам. Если только они не построены на глубине в несколько сотен метров — километры и желательно в материковой скальной породе (Ямантау, командный пункт NORAD). Так, например, ядерная бомба B53 (этот же заряд — боеголовка W-53 ракеты Титан-2, снята с вооружения) мощностью 9 мегатонн, по заявлению американских специалистов, при поверхностном взрыве была способна разрушать самые прочные советские подземные бункера. Большей разрушающей способностью к защищённым целям обладают только заглубляющиеся боеголовки, у которых гораздо больший процент энергии идёт на образование сейсмических волн: 300-килотонная авиабомба B61 при взрыве после ударного проникновения на глубину несколько метров, по сейсмическому воздействию может оказаться эквивалентной 9-мегатонной при взрыве на поверхности (теоретически).

Рассмотрим последовательность эффектов воздействия наземного взрыва на шахтную пусковую установку, рассчитанную на ударную волну давлением ~6—7 МПа и попавшую в эти самые тяжёлые для неё условия. Произошёл взрыв, практически мгновенно доходит радиация (в основном нейтронная, суммарно порядка 10⁵ — 10⁶ Гр или 10⁷ — 10⁸ рентген), через ~0,05 — 0,1 с бьёт по защитной крышке воздушная ударная волна и сразу накатывает вал огненной полусферы. Ударная волна генерирует в почве сейсмический удар, почти одномоментно с воздушной волной окатывающий всю шахту и смещающий её вместе с породами вниз, постепенно ослабляясь с глубиной; а вслед за ним через долю секунды приходят сейсмические колебания, образованные самим взрывом во время воронкообразования, а также отражённые волны от слоя скальных материковых пород и слоёв неоднородной плотности. Шахту около 3 секунд трясёт и несколько раз бросает вниз, вверх, в стороны, максимальные амплитуды колебаний могут доходить до полуметра и более, с ускорениями до нескольких сотен g; ракету от разрушения спасает специальная система амортизации. Одновременно сверху на крышу шахты в течение 3—10 секунд (время зависит от мощности взрыва) действует температура 5—6 тысяч, а в первые полсекунды до 30 тысяч градусов, затем довольно быстро падающая c подъёмом огненного облака и устремлением холодного наружного воздуха в сторону эпицентра. От температурных воздействий оголовок и защитная крышка скрипят и трещат, поверхность их оплавляется и частично уносится плазменным потоком. Через 2—3 с после взрыва давление плазмы в районе шахты снижается до 80 % от атмосферного и крышку несколько секунд пытается оторвать подъёмная сила до 2 тонн на квадратный метр. В довершение сверху обрушаются грунт и камни, выброшенные из воронки и продолжающие падать порядка минуты. Радиоактивный и разогретый до слипшести грунт образует нетолстый, но зато сплошной навал (кое-где с образованием озёр из расплавленного шлака), а крупные камни могут нанести крышке повреждения. Особо крупные обломки, как метеориты, при падении могут выкопать небольшие кратеры, но их относительно немного и вероятность попадания в шахту мала. Ни одна наземная постройка таких воздействий не переживёт и даже такие прочные сооружения, как мощные железобетонные казематы, частично или полностью разрушаются и могут быть выброшены со своего места скоростным напором воздуха. Если ДОТ окажется достаточно прочным и устоит от разрушения, люди в нём всё равно получат травмы от колебаний с вибрациями, поражение слуха, контузии и смертельные лучевые поражения, а горячая плазма может проникнуть внутрь через амбразуры и незакрытые проходы.

Итак, взрываем одну мегатонну на поверхности Земли:

• 100 метров до точки взрыва, 0.0015 секунд до подхода ударной волны в грунте. Здесь будет граница воронки в скале глубиной до 40 м. На глубине 40 м порода смещается в сторону на ~5 м с ускорением в тысячи g. Особо прочные подземные сооружения (необитаемые) в гранитной скале на пределе сохранения.
• 160 метров. Полное разрушение или сильное смещение тяжёлого убежища.
• 220 метров, 0.01 секунды. Предел защищенности шахтной пусковой установки в скальном грунте.
• 250 метров, 0.015 секунды. Повреждение внутреннего оборудования тяжёлого убежища, незначительные деформации, иногда разрывы трубопроводов.
• 350 метров. Предел защищенности шахтной пусковой установки в обычном грунте.
• 400 метров. Предел защищенности шахтных пусковых установок США.
• 470 метров, 0.09 секунд. Предел защиты убежища типа метро на глубине 18 м, но входы в него будут полностью разрушены и завалены.

Далее неинтересно:

• 85 километров. Яркая вспышка-полусфера на таком расстоянии почти вся за горизонтом, полностью видна становится уже на стадии купола и облака. «Гриб» свыше 16 км.
• 165 километров. Вспышка далеко за горизонтом, видно зарево и облако. «Гриб» вырос до максимальных размеров.

Вот, собственно, для чего в метро нужны такие массивные гермодвери. Будете проходить мимо — бросьте взгляд, оцените, что это такое — когда вся станция метро вместе с людьми, находящаяся на глубине 60 метров, в течение доли секунды несколько раз смещается ВСЯ туда-сюда с амплитудой в несколько метров.