“Мешки с удобрениями — та же взрывчатка”
Вход в лабораторию газодинамики, горения и взрыва напоминает бункер Сталина. Тяжелую стальную дверь за бетонным выступом найдет только посвященный. Спускаемся по ступенькам вниз, в конце узкого коридора пробивается свет. Лабиринт выводит в небольшое помещение, заставленное оборудованием.
В бетонном мешке мне не по себе. Угнетает и низкий потолок, и отсутствие окон, но больше всего — фотографии обрушившихся зданий, которыми здесь увешаны все стены.
Невольно вспоминается недавний теракт в аэропорту “Домодедово”. Смертник взорвал бомбу мощностью 5 кг в тротиловом эквиваленте. Погибли 36 человек.
По иронии судьбы мой проводник, академик Адольф Мишуев, возглавляющий ныне научно-технический центр, на стадии проектирования и строительства разрабатывал мероприятия по обеспечению взрывобезопасности аэропорта.
— Несущие конструкции аэровокзала способны выдержать взрыв порядка 15 кг в тротиловом эквиваленте, — говорит доктор технических наук. — В здании были вставлены стекла рекомендуемой нами прочности. При взрыве ни одно из них не вылетело и не разбилось.
Посмотрев видео, специалисты лаборатории сразу же определили, что пояс шахида содержал около пяти килограммов взрывчатки.
— Нагрузки в этом случае зависят только от энергии взрыва, определить их достаточно легко: в формулу Садовского требуется внести массу взрывчатого вещества и расстояние. Так же просто считается и разлет осколков, — объясняет заведующий лабораторией Николай Громов, профессиональный спасатель, закончивший в свое время академию МЧС.
— Те, кто выжил при теракте, рассказывали, что видели вспышку, и все — далее провал в памяти.
— На людей воздействовал мощнейший импульс давления. Они сразу получили и баротравму, и сильнейшую встряску всего организма, включая головной мозг.
Отразить ударную волну могло любое препятствие. Шанс спастись был у того, кто оказался, например, за одной из колонн.
Почему при теракте тело шахида разлетелось на мелкие куски, а голова осталась целой? У академика Мишуева свое мнение:
— Идет ударная волна, подбородок — это своего рода стена, препятствие. Слабое звено — это шея. Под воздействием огромного давления позвонки срезаются как бритвой.
Чтобы изготовить типовое самодельное многокомпонентное взрывное устройство, не нужно быть семи пядей во лбу. Такая схема давно отработана подрывниками, в том числе и на Северном Кавказе.
Тротил, по мнению Адольфа Мишуева, воруют в основном с военных складов. Он содержится в фугасных бомбах. Опять же после войны осталось немало снарядов, а взрывчатые вещества, как известно, не теряют своих свойств.
— Если они не могут достать тротил, пускают в ход мешки с удобрениями — аммиачной селитрой, — предполагает Мишуев. — Взрывное устройство начиняют не только металлическими поражающими элементами, но и гранитной крошкой. Подобные бомбы нельзя обнаружить с помощью металлоискателя.
Это обывателю неведомо, что если по тротиловой шашке стукнуть кувалдой, ничего не произойдет. И даже если ее бросить в костер, она просто сгорит. Чтобы ее воспламенить, нужно приложить некоторую энергию, инициирующее вещество — детонатор.
Академику Мишуеву же о гексогене и пластите говорить неинтересно. С научной точки зрения тротиловые взрывы давно изучены и просчитаны. Другое дело — газы взрывного горения, пропан и ацетилен. Здесь для ученых еще немало загадок.
— Вот о чем надо больше писать! — восклицает профессор. — Тем более что ущерб от техногенных катастроф гораздо больше, чем от терактов.
“Фронт горения разрастается по сфере”
Если при взрыве тротила нагрузки зависят только от энергии взрыва, то с газом все не так однозначно. При взрыве метана, пропана или ацетилена самым опасным для человека является скорость горения газа.
— Взрыв газа, по сути, не является взрывом в классическом понимании, это скорее быстропротекающий процесс горения, — говорит заведующий лабораторией газодинамики, горения и взрыва кандидат наук Николай Громов.
Мы подходим к вытянутой коробке из оргстекла. Это уменьшенная модель производственного цеха. Крошечные сбросовые отверстия имитируют оконные и дверные проемы.
— Процессы, происходящие при взрыве газа, легко моделируются, — говорит Громов. — Если мы уменьшим помещение в 3 раза, то нагрузки, возникающие при взрыве, остаются точно такими же, только в три раза уменьшается время протекания процесса. Сейчас все сами и увидите.
Откуда-то сбоку с огромным шприцем в руках надвигается аспирант, закачивает в производственный цех внушительную порцию газа. В реальной жизни это может быть утечка пропана. Объявляется минутная готовность. Для большего эффекта тушим свет, прячемся за высокий щит в углу комнаты. 3, 2, 1…. Аспирант замыкает электроцепь, внутри камеры проскакивает искра, пространство камеры озаряется сизым огнем. Искрящийся смерч комом катится от одного конца камеры к другому.
— Фронт горения от точки воспламенения разрастается по сфере, воздействует на окружающую среду как поршень, — комментирует Громов. — Нагрузки довольно низкие, в цехе остались бы целыми даже стекла в окнах.
Жужжит пылесос. Ученые “проветривают” производственный цех. Из камеры выкачивают продукты горения. А нас ждет второй эксперимент. Мне собираются доказать, что нормативные акты, основанные на исследованиях во время Великой Отечественной войны, давно устарели.
На дне камеры укрепляем низенькую поперечную пластину из обычного дюраля, которая, по сути, не имеет никакого объема. Закачиваем шприцем ту же порцию пропана. Для большего шумового эффекта на сбросные отверстия кладем металлические пластинки.
“За щит, за щит!” — кричит аспирант. Ба–бах! Железки со звоном летят к потолку. Вспышка такая, что невольно прикрываю глаза. Бушующий огонь, кажется, вот-вот вырвется через оргстекло. Меня “подбадривают”: “Разный газ имеет разную скорость горения. Будь тут не пропан, а водород, взлетели бы уже на воздух”.
Давление в камере выросло явно в десятки раз. И все из-за этой малюсенькой преграды.
— А как же иначе?! — потирает руки довольный произведенным эффектом академик Мишуев. — Среда движется, готова к взрыву, а тут вдруг порожек. Возникает завихрение. А в вихре горение идет в десятки раз быстрее, а значит, и давление будет огромным.
По нормативным документам взрывные нагрузки в двух экспериментах следовало бы считать одинаково. Но разница очевидна. В ушах до сих пор звенит… Нет, нормативные акты пора пересматривать.
Газовая “бомба”
И снова взгляд упирается в плакат с обрушившимся домом. Ученые объясняют: “Здание сталинской постройки на Щербаковской улице. В одной из квартир на 3-м этаже взорвался бытовой газ, а обрушился весь подъезд. И все из-за пластиковых стеклопакетов, стоящих на кухне.
— Окна отличные, стильные, не пропускают ни влагу, ни звук. Но вот произошла утечка газа на кухне, следом — взрыв, фронт горения бежит, поднимая свое давление, — говорит академик Мишуев. — В герметичном помещении оно достигает 8,5 атм. А нам требуется безопасное давление 0,5 атм. Надо всю энергию взрыва выпустить через проемы, через окна на улицу. Там эта волна уже не так страшна. Но пластиковые стеклопакеты “стоят насмерть”, распахиваться не хотят. Кухня превращается в изолированную от внешнего пространства камеру. Взрыв в столь ограниченном объеме вырывает из стены целую панель, после чего конструкция может сложиться как карточный домик.
— Пластиковые окна запрещено ставить во всех взрывоопасных помещениях. А как быть людям на Севере, где морозы под 40 градусов? — говорит Николай Громов. — А по нормам им положено 4–миллиметровое одинарное стекло.
И выход был найден. По заданию Главного управления гражданской защиты Москвы мои собеседники разработали “противовзрывное” окно. По мере повышения давления всего на 0,2 атм. благодаря специальному предохранительному устройству окно распахивается. Чем и обеспечивается сброс давления в атмосферу.
Мне решают продемонстрировать ноу—хау.
Благо миниатюрная кухня объемом в один кубический метр стоит прямо в лаборатории. В одну из ее стен вмонтировано пластиковое окно. В боковую стену, сооруженную из оргстекла, вмонтирован шланг. Через него и нагнетаем из баллона пропан. Ровно 14 литров.
— Что будет, если запорные элементы не сработают при избыточном давлении? — спрашиваю осторожно. И слышу:
— Камеру разнесет вдребезги.
Без лишних напоминаний забираюсь за щит, зажимаю уши. И правильно делаю. 3, 2, 1... В подвале становится светло как днем. Ощущение такое, что в тесной камере из оргстекла мечется шаровая молния, с треском распахивается окно, сине-красное пламя жадными языками вырывается наружу. Давление сбрасывается. Я допытываюсь:
— Случалось, что экспериментальная камера разваливалась на куски?
Ученые вспоминают, что в былые времена академик Яков Зельдович однажды не поверил специалистам из строительного института, которые получили результаты, свидетельствующие о возможных сильных разрушениях. Именитый физик изъявил желание лично принять участие в контрольном эксперименте. Выяснилось, что первоначальная оценка и правда была слегка ошибочна, но только… не в ту сторону, как думал Зельдович. В итоге экспериментальную камеру разорвало на куски.
Как выжечь метан?
Для Центра мониторинга Главного управления ГО и ЧС Москвы ученые оценивают взрывоопасность городских промышленных предприятий, а также жилых объектов.
— У тебя дверь на кухне открывается в сторону кухни или наружу? — интересуется аспирант Иван Лукьянов.
— Вроде вовнутрь, — говорю неуверенно.
— И это правильно. Сейчас сама же в этом и убедишься. Но мы тут вступаем в противоречие с пожарными. По нормативным документам из соображения пожаробезопасности дверь в кухню должна открываться наружу. Чтобы человек мог быстро толкнуть дверь и убежать. На самом деле это неправильно.
Перемещаемся к макету жилого дома. Две смежные комнаты из того же толстенного оргстекла. Одна из них, предположительно, кухня, к которой подведена магистраль с газом. Под потолком — два электрода, между которыми будет инициироваться искра. Между комнатами — заслонка, которая имитирует дверь.
С помощью шприца закачиваем в кухню газ. Поджигаем его. Горение с закрытой дверью идет плавно, с мерным гудением. Срабатывают сбросовые отверстия, в реальной жизни — окна. Здание остается цело.
Продуваем камеру пылесосом. Во втором эксперименте заслонка приподнята — дверь в соседнюю комнату открыта. Закачиваем то же количество газа. Вспышка.
Академик Мишуев сбрасывает лет 40, теперь он — молодой ученый, новатор, от волнения и азарта весь розовеет:
— Смотрите, бежит волна, давление плавно растет, пламя распространяется со скоростью 4—6 метров в секунду. Но тут из-за избытка давления распахивается дверь, появляется проем, который сообщается с другим помещением. Скорость истечения газовой взрывоопасной среды — уже 120 метров в секунду — это буквально струя. Смежное помещение — это новый приток воздуха, пламя хватает новый окислитель. Наблюдаем турбулентность, скорость горения увеличивается в десятки раз.
От оглушительного хлопка я машинально приседаю. Рвет так, что реальное здание наверняка бы разрушилось.
— Полетело бы полдома, — подводят итог ученые. — Если бы дверь открывалась в сторону кухни, она бы просто прихлопнулась — и последствия взрыва снизило бы лопнувшее окно.
В лаборатории кроме камер из оргстекла стоят макеты домов из пластика и фанеры, у которых периодически срывает крышу.
На макетах ученым легче наглядно продемонстрировать свои изобретения членам всевозможных комиссий.
А идей им не занимать. Например, недавно они предложили метод низкотемпературного выжигания метана в угольных шахтах.
Достаточно будет под потолком протянуть нить накаливания под постоянным напряжением, как в электрических плитках. Как только концентрация метана превысит 4,5%, нить накаливания начнет выжигать газ. Взрыва не последует. При внедрении этого метода в шахте можно будет варить, курить — то есть круглосуточно искрить.
