В проведении подводных и надводных ядерных взрывов в губе Черная участвовали и сотрудники нашего института. Их итогом было создание флота с атомным вооружением, от которого в то время не было надежных средств защиты. Это обеспечило на долгие годы мирное существование в условиях ядерного противостояния великих Держав. В настоящее время полученные данные и результаты их последующей обработки используются при совершенствовании методов контроля за ядерными взрывами и моделировании разнообразных геофизических процессов взрывного типа, включая природные и техногенные катастрофы [1-4].
Осенью 1955, 1957 и 1961 г в губе Черной на Новой Земле были проведены 3 подводных взрыва торпед с атомным зарядом в интересах ВМФ и прибрежный взрыв, которые сопровождались испытаниями военной техники. На акватории были установлены (отслужившие свой срок) корабли, подводные лодки, гидросамолеты, плоты, с установленной на них измерительной аппаратурой, на берегу сооружены казематы с высокоскоростной фоторегистрирующей и иной аппаратурой. В 1961 и 1962 были проведены надводные взрывы торпед. В 1955 г торпеда была подвешена на глубине 12 м с судна, которое было уничтожено взрывом, в 1957, 1961, 1962 г. торпеды с атомным зарядом выпускались с подводных лодок со стороны устья бухты. Взрывы проводились при глубине акватории до 60 м. В таблице 1 приведены основные характеристики проведенных атомных взрывов (Время Московское).
Целью работ являлось отработка атомных зарядов и вооружения ВМФ, определение основных физических характеристик и поражающих факторов подводных ядерных взрывов на мелководье, испытания военной техники с применением специально разработанной измерительной аппаратуры.
Программа научных исследований и приборных разработок, в которых участвовали наши сотрудники, включала измерения параметров ударной волны и акустических возмущений в воде, воздухе и грунте, развития султана, базисной, гравитационной волн и других поверхностных явлений, выхода продуктов деления и радиационной обстановки в воде и окружающей местности. По этим данным определялись основные характеристики взрыва, его тротиловый эквивалент и поражающее действие, тестировались разработанные теоретические модели подводного взрыва.
Таблица 1.
№ |
Дата, время |
Энергия, кт |
Глубина (высота), м |
Координаты |
Подводные взрывы |
||||
1 |
21.09.55; 08:00:54 |
3.5 |
12 |
70.70N, 54.67E |
2 |
10.10.57; 09:54:32.0 |
10 |
30 |
70.70N, 54.67E |
3 |
23.10.61; 13:30:47 |
4.8 |
20 |
70.70N, 54.67E |
Надводные взрывы |
||||
4 |
27.10.61; 11:30:26.6 |
16 |
1.1 |
70.70N, 54.67E |
5 |
22.08.62; 12:00:00 |
6 |
0 |
71.00N, 53.50E |
Наземный прибрежный взрыв |
||||
6 |
07.09.57; 11:00:01 |
32 |
15е |
70.69N, 54.80Е |
При подготовке к испытаниям был разработан комплекс аппаратуры и методик для измерений действия взрывов и их параметров, проведены модельные исследования при взрывах зарядов тротила в различных водоемах.
При атомных взрывах проводилась фотографическая регистрация поверхностных явлений с двух взаимно перпендикулярных направлений (камеры АФА-33, АКС-1, АКС-2 и др.). C коростные камеры СК-2, АКС и АФАБАФ были установлены в бомболюке самолета ИЛ-28 и регистрировали картину взрыва сверху. СК-2 была предназначена для регистрации огненного шара и его яркостной температуры.
Параметры УВ в воде измерялись механическими измерителями давления МИД-3, поршневыми импульсомерами ИМ-1, ИМ-2, ИМ-3 и пьезоэлектрическими датчиками. Применялись сотни таких устройств, которые спускались на лебедках с кораблей и понтонных плотиков на различную глубину в широком диапазоне расстояний от предполагаемого эпицентра взрыва. Для измерения поверхностных волн применялись резистивные датчики с регистрацией сигналов на тензостанциях. Самописцы давления СД измеряли параметры УВ в воздухе.
Полные дозы гамма излучения за 30-40 часов измерялись фото индикаторами и автоматическими гамма-рентгенометрами в различных точках опытного поля. Были разработаны различные типы приборов для динамических измерений уровней радиации. Диапазон регистрируемых мощностей доз 0.01-100 Р/с. Все рентгенометры были снабжены автоматикой и включались от внешних сигналов.
Запуск аппаратуры в заданные моменты времени перед взрывом и ее выключение после взрыва производился системой автоматического управления испытаниями, разработанной под руководством Г.Л. Шнирмана и П.В. Кевлишвили. Она была предварительно отработана при проведении модельных экспериментов.
Интенсивность излучения подводных взрывов появлялась при подходе газового пузыря к поверхности, повышалась, достигая максимума по мере выхода продуктов в атмосферу, и после подъема облака снижалась до малых значений. В первом опыте султан не экранировал продукты деления, во втором опыте продукты не прорвали султан и интенсивность излучения из водяного столба была низкой. Базисная волна несла в обоих опытах около 10% от полного осколков деления. Концентрация продуктов деления определялась по величине g и b активности в пробах, отобранных по заданной временной программе из базисной волны, выпадающих радиоактивных осадков, а также из воды на различных глубинах и расстояниях от эпицентра. Особенно большие уровни радиоактивного загрязнения были при взрыве на берегу. Параметры ударной волны P m, измеренные на ближайшем к эпицентру установочном расстоянии R =235 м в зависимости от глубины h установки приборов, приведены в таблице 2.
Таблица 2
h, м |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
40 |
50 |
P м , кг/см 2 |
310 |
316 |
303 |
301 |
299 |
257 |
306 |
На каждой из 7 подвесок устанавливалось 4-6 приборов. Среднее давление по всем результатам измерений P м ср =299 ±12 кг/см 2 . По этим данным оценен эквивалентный радиус заряда R 0 = 7.5 ± 0.8 м и тротиловый эквивалент по ударной волне q ув = 2.83 ±0.9 кт. При этом использовались соотношения, не учитывающие градиенты скорости звука в воде [6]. R 0 , м = 5.33 q ув 1/3 кТ, P м = 14700/( R/R 0 ) 1.13 , кг/см 2 . Полный тротиловый эквивалент определен соотношением q сум =(q ув /0.65)=4.35±1.38 kT.
На рис.2 приведены инфразвуковой сигнал, записанный микробарографом на расстоянии 4430 км от наземного прибрежного взрыва 07.09.57 (а) и сейсмограмма, зарегистрированная на расстоянии 120 км в поселке Белушья при подводном взрыве 23.10.61 (б).
На рис.3 а,б,с приведены временные зависимости уровней гидроакустических сигналов при подводном атомном взрыве 23.10. 61 на глубине 20 м при глубине дна в эпицентре 47 м. Записи произведены со стороны входа в бухту на расстояниях 18.8 и 56.6 миль, снабженными фильтрами гидрофонами, установленными в 1 м от дна.
На расстоянии 18.8 миль (34,89 км) глубина скального дна с малым слоем ила была 50 м. Время первого вступления для них 12 и 10 с соответствует скоростям 2.9 и 3.48 км/с характерных для поперечных волн. Амплитуды продольных волн ненамного превышали уровень помех (около 62 и 75 дБ). Время прихода к гидрофону Т-фазы со скоростью 1.43 км/с в момент 24.4 с на осциллограммах отмечается в виде слабых возмущений на уровне поперечных волн.
На расстоянии 56.6 миль регистрация проведена в звуковом диапазоне частот рис.3с при глубине дна 60 м. Время вступления первого сигнала 13:36:18, время взрыва (13:30:47). Разность этих времен 331 соответствует скорости 0.27 км/с, что близко к скорости воздушных волн, вызванных поршневым действием поднимающегося султана и рефрагированных в воздушном звуковом канале. Донные и водные волны не попали в развертку.
На рис.4 а, б, с, d приведены временные зависимости уровней гидроакустических сигналов при надводном атомном взрыве 27.10.61 на высоте 1.1 м при глубине дна в эпицентре 59 метров. Записи произведены гидрофонами, снабженными фильтрами, установленными в 1 м от дна со стороны входа в бухту на расстояниях 18.8 и 87.6 миль.
Частотные диапазоны гидроакустических измерений 1961 г: инфразвуковой – (5-100) Гц, звуковой – (60-10000) Гц, ультразвуковой-(8-100) кГц. Применявшиеся фильтры имели частоты №9-(5.5-7) Гц, №11-(9-12) Гц, №12-(550-700) Гц.
На расстоянии 87.6 миль регистрация проведена при уровне помех 86 дБ в инфразвуковом диапазоне частот (а) при глубине песчаного дна 45 метров. В момент 11:30:52, отмеченный на регистрограмме через 25.4 секунды после взрыва, наблюдается начало сигнала (скорость 6.32 км/с), отраженного, по-видимому, от границы коры и верхней мантии. После этого время регистрации составляет еще 22 с (или 47.4 с от начала взрыва), что недостаточно для записи Т-фазы, которая должна приходить к гидрофону на 112.2 с при скорости 1.43 км/с.
На расстоянии 18.8 миль регистрация проведена на 3 канала, разными фильтрами в том же месте, что и при взрыве 23.10.61г при глубине дна 50м. Уровень шумов при регистрации составил около 87, 80 и 70 дБ соответственно для каналов ( b ), ( c ), ( d ). В момент времени 11:30:51, отмеченный на регистрограммах на каналах b и c отчетливо наблюдается вступление Т-фазы со средней скоростью С=R/t =18.8*1.853/24.4=1.43 км/с. Время прохождения 24.4 с следует из разности времени взрыва 11 :30:26.6 и прихода волны к гидрофону 11:30:51. На канале (d) также можно выявить слабый сигнал в момент 24.4с, соответствующий Т-фазе. Измеренное вблизи гидрофона распределение температуры воды по глубине от 0 до 50 м составило 3.5-4.0 0 С, согласуется со скоростью звука 1.43 м/с.
При проведении атомных взрывов в губе Черной были также исследованы физические процессы подводных взрывов в мелком водоеме, определен характер действия подводного взрыва на технику и живые организмы, отработаны образцы атомного вооружения для ВМФ. После этого флот стал самым эффективным видом Вооруженных Сил. Работа поддержана РФФИ-грант № 02-05 -64134.
Литература:
1. Коробейников В.П., Христофоров В.Д. Подводный взрыв. Итоги науки и техники. Гидромеханика, том 9, М., 1976, с.54-119.
2. Адушкин В.В., Бурчик В.Н., Дивнов И.И., Поклад Ю.В., Христофоров Б.Д.. Гидроакустические возмущения при ядерных и химических взрывах. Сб. Динамические процессы во внутренних и внешних оболочках земли (Геофизика сильных возмущений). М. 1995. с. 272-381.
3. Адушкин В.В., Гарнов В.В., Христофоров Б.Д. и др. Ядерные испытания СССР, том 2, с.320. МРФ по атомной энергии.
4. Коул Р. Подводные взрывы. ИЛ. М. 1950 г. с.495.
|
|
 |
