Укрытие от взрывной волны и разрушений

Введение

Убежище от взрывов – это место, куда люди могут укрыться для защиты от взрывов и ударных волн, например, от бомб, или в опасных производственных условиях, таких как нефтегазовые и нефтехимические предприятия. Оно отличается от убежища от радиоактивного заражения тем, что его основное назначение – защита от ударной волны и избыточного давления, а не от радиоактивных осадков, как в случае убежища от заражения. Однако возможно создание убежища, обеспечивающего защиту как от взрывов, так и от радиоактивных осадков. Убежища от взрывов являются важным средством защиты при ядерных атаках и используются в гражданской обороне. Существуют надземные, подземные, специализированные, многофункциональные и потенциальные убежища от взрывов. Специализированные убежища строятся исключительно для защиты от взрывов (см. бункер). Многофункциональные убежища – это существующие сооружения, обладающие взрывозащитными свойствами, которые были модифицированы для приема людей, нуждающихся в защите от взрывов. Потенциальные убежища – это существующие сооружения или геологические образования, обладающие взрывозащитными свойствами и пригодные для использования в качестве защиты от взрывов.

Дизайн

Защитные сооружения от взрыва отклоняют ударную волну от близлежащих взрывов, чтобы предотвратить травмы ушей и внутренних органов людей, укрывающихся в бункере. В то время как каркасные здания разрушаются даже от небольшого избыточного давления в 3 psi (20 кПа), противовзрывные укрытия регулярно строятся, чтобы выдерживать несколько сотен psi. Это значительно снижает вероятность повреждения конструкции бомбой. Основная задача – обеспечить высокую прочность конструкции на сжатие. Расчет фактической прочности должен выполняться индивидуально, исходя из характера и вероятности угрозы. Типичным требованием для тяжелых защитных сооружений гражданской обороны в Европе во время холодной войны был взрыв оружия мощностью 500 килотонн на высоте 500 метров. Такое оружие предназначалось для поражения уязвимых целей (заводов, административных центров, коммуникаций) в этом районе. Выжить имели шанс только самые прочные скальные укрытия. Однако в сельской местности или пригороде вероятность прямого попадания значительно ниже, поскольку маловероятно использование дорогостоящего ядерного оружия для поражения таких целей. Наиболее распространенная конструкция – стальной железобетонный свод или арка, засыпанная землей или расположенная в подвале дома. Многие подходящие для использования в качестве укрытий сооружения – это инженерные конструкции, содержащие большие подземные трубы или туннели, такие как канализационные или транспортные. Тем не менее, для их надлежащего функционирования требуется ряд дополнительных элементов: взрывостойкие двери, системы фильтрации и вентиляции, запасные выходы и герметизация. В импровизированных, специально построенных укрытиях обычно используются земляные арки или своды. Для их создания в глубокий ров помещают узкую (1-2 метра) гибкую палатку из тонкой древесины (обычно вершина палатки находится ниже уровня земли), затем покрывают тканью или пластиком и засыпают 1-2 метрами утрамбованной земли. Укрытия такого типа одобрены в качестве полевых противовзрывных укрытий как в США, так и в Китае. Входы строятся из прочных деревянных рам. Взрывные клапаны изготавливаются из протекторов шин, уложенных на толстые деревянные решетки. Ядерные бункеры также должны выдерживать отрицательное давление, которое сохраняется несколько секунд после прохождения ударной волны, и воздействие ионизирующего излучения. Насыпь и конструкция обеспечивают значительную радиационную защиту, а отрицательное давление обычно составляет лишь 1/3 от избыточного. Двери должны быть как минимум такими же прочными, как стены. Обычно используется люк, чтобы минимизировать размер и стоимость. В укрытиях двойного назначения, имеющих дополнительное применение в мирное время, дверь может быть обычной. Для снижения веса дверь обычно изготавливается из стали с установленной стальной перемычкой и рамой, приваренными к стальной арматуре бетона. Укрытие следует располагать так, чтобы рядом с ним не было горючих материалов. Если дверь находится на поверхности и подвергается воздействию взрывной волны, ее край обычно углубляют в раму, чтобы взрывная волна или отражение не могли ее поднять. По возможности следует избегать этого и строить дверь так, чтобы она была защищена от взрывной волны другими конструкциями. Наиболее эффективное решение – разместить дверь за поворотом на 90° в коридоре, имеющем выход для сброса избыточного давления. В бункере обычно есть две двери, одна из которых удобна для повседневного использования, а другая – более прочная. Естественно, в укрытии всегда должен быть запасной выход, который можно использовать, если основной выход заблокирован обломками. Дверные шахты могут использоваться в качестве вентиляционных, чтобы уменьшить объем земляных работ, хотя это нежелательно. Сильный толчок может сместить стены бункера на несколько сантиметров за миллисекунды. Бункеры, рассчитанные на сильные толчки, должны иметь внутренние конструкции на пружинах, гамаки или кресла-мешки, чтобы защитить людей от стен и потолка. Однако большинство импровизированных гражданских укрытий не нуждаются в этом, поскольку их конструкция не выдержит толчок, достаточно сильный, чтобы серьезно повредить находящихся внутри. Земля – отличный изолятор. В бункерах, где люди находятся в течение длительного времени, необходимо обеспечить достаточную вентиляцию или кондиционирование воздуха, чтобы предотвратить тепловой удар. В бункерах, предназначенных для использования во время войны, необходимо предусмотреть ручные вентиляторы, поскольку электроснабжение или газ могут быть ненадежными. Самый простой эффективный вентилятор для охлаждения укрытия – это широкая, прочная рама с клапанами, которая качается в дверном проеме укрытия и подвешена на петлях к потолку. Клапаны открываются в одном направлении и закрываются в другом, перекачивая воздух. (Это воздушный насос Kearny, или KAP, названный в честь его изобретателя Крессона Kearny). Kearny утверждает, основываясь на полевых испытаниях, что фильтрация воздуха обычно не требуется в ядерном укрытии. Он утверждает, что радиоактивные осадки либо достаточно велики, чтобы осесть на землю, либо настолько малы, что не оседают и, следовательно, не содержат значительного количества радиоактивных веществ. Тем не менее, по возможности, укрытия должны быть оснащены системами фильтрации воздуха для защиты от химических, биологических и ядерных загрязнений, которые могут возникнуть после взрыва. Вентиляционные отверстия в бункере должны быть защищены взрывными клапанами. Взрывной клапан закрывается ударной волной, но в остальном остается открытым. Если бункер находится в застроенной местности, он может включать водяное охлаждение или погружной туннель и дыхательные трубки для защиты людей от огненных бурь. В этих случаях запасной выход также очень полезен. Бункеры также должны защищать людей от непогоды, включая дождь, летнюю жару и зимний холод. Обычный способ защиты от дождя – нанести пластиковую пленку на основную конструкцию бункера перед засыпкой. Толстая (5 мил или 125 мкм), недорогая полиэтиленовая пленка вполне подходит, поскольку насыпь защищает ее от разрушения ветром и солнечным светом. Естественно, засыпанное или расположенное в подвале железобетонное укрытие обычно выглядит как обычное здание. При строительстве дома с противовзрывным укрытием обычно выбирают укрепленную ванную комнату ниже уровня земли с большими шкафами. В многоквартирных домах укрытие может использоваться в качестве складского помещения, при условии, что его можно быстро освободить для основного назначения. Укрытие можно легко добавить в новый подвал, используя существующий угол и добавив две залитые стены и потолок. Некоторые поставщики предлагают настоящие противовзрывные укрытия, разработанные для обеспечения хорошей защиты отдельных семей по умеренной цене. Один из распространенных подходов к проектированию использует корпуса из пластика, армированного волокном. Защита от сжатия может быть обеспечена недорогими земляными сводами. Насыпь предназначена для защиты от радиации. Чтобы предотвратить всплытие укрытия на поверхность при высоком уровне грунтовых вод, некоторые конструкции имеют юбку, удерживаемую насыпью. Правильно спроектированное и установленное домашнее укрытие не превратится в воронку на лужайке. В Швейцарии, где укрытия требуются для частных многоквартирных домов и больших частных домов, самые легкие укрытия строятся из нержавеющей стали.

Blast shelters deflect the blast wave from nearby explosions to prevent ear and internal injuries to people sheltering in the bunker. While frame buildings collapse from as little as 3 psi (20 kPa) of overpressure, blast shelters are regularly constructed to survive several hundred psi. This substantially decreases the likelihood that a bomb can harm the structure. The basic plan is to provide a structure that is very strong in compression. The actual strength specification must be done individually, based on the nature and probability of the threat. A typical specification for heavy civil defence shelter in Europe during the Cold war was an overhead explosion of a 500 kiloton weapon at the height of 500 meters. Such a weapon would be used to attack soft targets (factories, administrative centres, communications) in the area. Only the most heavy bedrock shelters would stand a chance of surviving. However, in the countryside or in a suburb, the likely distance to the explosion is much larger, as it is improbable that anyone would waste an expensive nuclear device on such targets. The most common purpose built structure is a steel reinforced concrete vault or arch buried or located in the basement of a house. Most expedient blast shelters are civil engineering structures that contain large buried tubes or pipes such as sewage or rapid transit tunnels. Even these, nonetheless, require several additions to serve properly: blast doors, air filtration and ventilation equipment, secondary exits, and air proofing. Improvised purpose built blast shelters normally use earthen arches or vaults. To form these, a narrow (1 2 metre wide) flexible tent of thin wood is placed in a deep trench (usually the apex of the tent is below grade), and then covered with cloth or plastic, and then covered with 1–2 meters of tamped earth. Shelters of this type are approved field expedient blast shelters of both the U. S. and China. Entrances are constructed from thick wooden frames. Blast valves are to be constructed from tire treads laid on thick wooden grids. Nuclear bunkers must also cope with the underpressure that lasts for several seconds after the shock wave passes, and prompt radiation. The overburden and structure provide substantial radiation shielding, and the negative pressure is usually only 1/3 of the overpressure. The doors must be at least as strong as the walls. The usual design is a trap door, to minimize the size and expense. In dual purpose shelters, which have a secondary peacetime use, the door may be normal. To reduce the weight, the door is normally constructed of steel, with a fitted steel lintel and frame welded to the steel reinforcement of the concrete. The shelter should be located so that there is no combustible material directly outside it. If the door is on the surface and will be exposed to the blast wave, the edge of the door is normally counter sunk in the frame so that the blast wave or a reflection cannot lift the edge. If possible, this should be avoided, and the door built so that it is sheltered from the blast wave by other structures. The most useful construction is to build the door behind a 90° turn in a corridor that has an exit for the overpressure. A bunker commonly has two doors, one of which is convenient, and in peacetime use, and the other is strong. Naturally, the shelter must always have a secondary exit which can be used if the primary door is blocked by debris. Door shafts may double as ventilation shafts to reduce the digging, although this is inadvisable. A large ground shock can move the walls of a bunker several centimeters in a few milliseconds. Bunkers designed for large ground shocks must have sprung internal buildings, hammocks, or bean bag chairs to protect inhabitants from the walls and floors. However, most civilian built improvised shelters do not need these as their structure cannot stand a shock large enough to seriously damage the occupants. Earth is an excellent insulator. In bunkers inhabited for prolonged periods, large amounts of ventilation or air conditioning must be provided to prevent heat prostration. In bunkers designed for war time use, manually operated ventilators must be provided because supplies of electricity or gas are unreliable. The simplest form of effective fan to cool a shelter is a wide, heavy frame with flaps that swings in the shelter's doorway and can be swung from hinges on the ceiling. The flaps open in one direction and close in the other, pumping air. (This is a Kearny Air Pump, or KAP, named after the inventor Cresson Kearny.) Kearny asserts, based on field testing, that air filtration is not normally needed in a nuclear shelter. He asserts that fallout is either large enough to fall to the ground, or so fine that it will not settle and thus has little bulk to emit radiation. However, if possible, shelters should have air filtration to stop chemical, biological and nuclear impurities which may abound after an explosion. Ventilation openings in a bunker must be protected by blast valves. A blast valve is closed by a shock wave, but otherwise remains open. If the bunker is in a built up area, it may include water cooling or an immersion tube and breathing tubes to protect inhabitants from fire storms. In these cases, the secondary exit is also most useful. Bunkers must also protect the inhabitants from normal weather, including rain, summer heat and winter cold. A normal form of rainproofing is to place plastic film on the bunker's main structure before burying it. Thick (5 mil or 125 μm), inexpensive polyethylene film serves quite well, because the overburden protects it from degradation by wind and sunlight. Naturally, a buried or basement situated reinforced concrete shelter usually has the normal appearance of a building. When a house is purpose built with a blast shelter, the normal location is a reinforced below grade bathroom with large cabinets. In apartment houses, the shelter may double as storage space, as long as it can be swiftly emptied for its primary use. A shelter can easily be added in a new basement construction by taking an existing corner and adding two poured walls and a ceiling. Some vendors provide true blast shelters engineered to provide good protection to individual families at modest cost. One common design approach uses fiber reinforced plastic shells. Compressive protection may be provided by inexpensive earth arching. The overburden is designed to shield from radiation. To prevent the shelter from floating to the surface in high groundwater, some designs have a skirt held down with the overburden. A properly designed, properly installed home shelter does not become a sinkhole in the lawn. In Switzerland, which requires shelters for private apartment blocks and large private houses, the lightest shelters are constructed of stainless steel.

Метро

Во время Второй мировой войны жители Лондона и Москвы пережили немецкие воздушные бомбардировки, укрываясь в станциях метрополитена, например, в лондонском метро. Во второй половине XX века станции метро в странах Восточной Европы и в СССР строились с расчетом на использование в качестве убежищ от взрывов. Станции Пхеньянского метрополитена в Северной Корее, построенные под землей в 1960-х и 1970-х годах, спроектированы как укрытия от ядерных взрывов, и каждый вход на станцию оборудован массивными стальными гермодверями.