Оцінка стійкості промислового об`єкта до впливу повітряної ударної хвилі при вибуху газоповітряної

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Національна Металургійна академія України

Кафедра безпеки життєдіяльності

Розрахунково-графічна робота

з дисципліни: "Цивільна оборона".

Тема: "Оцінка стійкості промислового об'єкта до впливу повітряної ударної хвилі при вибуху газоповітряної суміші".

Виконала: ст. гр. ХТ-06

Скрильникова Є.В.

Перевірив: доц. Лукін О.В.

Дніпропетровськ 2010

Зміст

Вступ

1. Характеристика впливу повітряної ударної хвилі при вибуху газоповітряної суміші

2. Оцінка стійкості роботи промислового підприємства

3. Заходи щодо підвищення стійкості об'єкта

Висновки

Література

Вступ

Будівництво багатьох промислових об'єктів в даний час неможливо без урахування їх реакції на динамічні навантаження. Дослідження їх міцності експериментальними методами без глибокого теоретичного аналізу не дає необхідних результатів.

Найбільш часто виникає надзвичайною ситуацією при виробничих аваріях, катастрофах і стихійних лихах є вибух газоповітряної суміші. Вражаюча дія при вибуху виробляє ударна хвиля, механічний вплив на предмет. Піддався дії ударної хвилі предмет може бути переміщений, відкинутий, деформований або пошкоджений.

Дана робота дозволяє визначити найбільш слабкий об'єкт до впливу ВУВ та розробити заходи щодо підвищення його стійкості, що є необхідною умовою забезпечення безперервної роботи в умовах надзвичайних ситуацій.

1. Характеристика впливу повітряної ударної хвилі при вибуху газоповітряної суміші

Важко уявити, що повітря без якого людина не здатна прожити й кількох хвилин, може завдати живому організму страшні пошкодження. Зрозуміло, що власне повітря при нормальному атмосферному тиску ніякої небезпеки не представляє, навпаки, дає можливість дихати і жити. Але за певних умов він здатний не тільки легким вітерцем відчинити кватирку на кухні, але і смерчем зірвати дах з будинку. Вибух таки в стані перетворити цю нешкідливу, на перший погляд, субстанцію в стиснутий кулак, що змітає все і вся на своєму шляху. А за статистичними даними, саме вибухи, а також викликані ними пожежі, міцно утримують лідируюче положення серед катастроф техногенного характеру.

Повітряна ударна хвиля - це область різкого стиску повітря, що розповсюджується в усі сторони від центра вибуху з надзвуковою швидкістю. Джерелом виникнення ВУВ є високий тиск в області вибуху (мільярди атмосфер) і температура, що досягає мільйонів градусів.

Розпечені гази, прагнучи розширитися, сильно стискають і нагрівають навколишні шари повітря, в результаті чого від центру вибуху хвиля стиснення або ударна хвиля. Поблизу центру вибуху швидкість розповсюдження ВУВ в кілька разів перевищує швидкість звуку в повітрі. Зі збільшенням відстані від центру вибуху швидкість знижується, і ударна хвиля трансформується в звукову хвилю.

Найбільший тиск у стислій області спостерігається на передній її кромці, яка називається фактором ударної повітряної хвилі. Різниця між нормальним атмосферним тиском і тиском на передній кромці ударної хвилі становить величину надлишкового тиску.

Безпосередньо за фронтом ударної хвилі утворюються сильні потоки повітря, швидкість яких досягає декількох сотень кілометрів на годину. При зустрічі з перешкодою створюється навантаження швидкісного напору або навантаження гальмування, яка посилює руйнівну дію ВУВ. Дія ВУВ на об'єкти носить досить складний характер і залежить від багатьох причин: кута падіння, реакції об'єкта, відстані від центру вибуху і т.д.

Коли фронт ударної хвилі досягає передньої стінки об'єкта, відбувається її відображення. Тиск в відбитої хвилі підвищується в кілька разів, що й визначає ступінь руйнування даного об'єкта.

Для характеристики руйнувань будівель, споруд прийняті чотири ступені руйнування: повні, сильні, середні і слабкі.

Повні руйнування - коли руйнуються всі основні елементи будівлі, в тому числі і несучі конструкції. Підвальні приміщення можуть частково зберегтися.

Сильні руйнування - коли руйнуються несучі конструкції і перекриття верхніх поверхів, деформуються перекриття нижніх поверхів. Використання будівлі неможливо, а відновлення недоцільно.

Середні руйнування - коли руйнуються дахи, внутрішні перегородки та частково перекриття верхніх поверхів. Після розчищення частина приміщень нижніх поверхів і підвали можуть бути використані. Відновлення будинків можливо при проведенні капітального ремонту.

Слабкі руйнування - коли руйнуються віконні та дверні заповнення, покрівлю та легкі внутрішні перегородки. Можливі тріщини в стінах верхніх поверхів. Будівля може експлуатуватися після поточного ремонту.

Ступінь руйнування техніки (обладнання):

Повні руйнування - об'єкт не може бути відновлений.

Сильні пошкодження - пошкодження, які можуть бути усунені капітальним ремонтом в заводських умовах.

Середні пошкодження - пошкодження, усуваються силами ремонтних майстерень.

Слабкі ушкодження - це ушкодження, істотно не впливають на використання техніки і усуваються поточним ремонтом.

При оцінці впливу ВУВ на людей і тварин розрізняють безпосередні та непрямі поразки. Безпосередні ураження виникають в результаті дії надлишкового тиску та швидкісного напору, в результаті чого людина може бути відкинутий, травмований. Непрямі ураження можуть бути нанесені в результаті дії уламків будівель, каменів, скла та інших предметів, що летять під впливом швидкісного напору.

Вплив ВУВ на людей характеризується легкими, середніми і вкрай важкими ураженнями.

Легкі поразки наступають при надмірному тиску 20 - 40 кПа. Вони характеризуються тимчасовим порушенням слуху, легкими контузіями, вивихами, забоями.

Поразки середньої тяжкості виникають при надмірному тиску 40-60кПА. Вони проявляються в контузіях головного мозку, ушкодження органів слуху, кровотечі з носа і вух, вивихах кінцівок.

Важкі поразки можливі при надмірному тиску від 60 до 100кПА. Вони характеризуються сильними контузіями всього організму, втратою свідомості, переломами; можливі пошкодження внутрішніх органів.

Вкрай важкі ушкодження наступають при надмірному тиску понад 100 кПА. У людей відзначаються травми внутрішніх органів, внутрішня кровотеча, струс мозку, сильні переломи. Ці ураження часто призводять до смертельного результату.

У людини одним з найбільш характерних явищ при повітряному контузії є миттєва втрата свідомості, яка стирає з пам'яті сам момент контузії. Постраждалі частіше пам'ятають блиск і дим вибуху і ніколи не пам'ятають звуку вибуху, оскільки швидкість ВУВ більше швидкості звуку.

Отже, втрата свідомості є результатом струсу мозку, безпосереднього подразнення частин головного мозку і його аналітичного апарату при дії ВУВ на голову. У легких випадках свідомість повертається до потерпілого через 30-120 хвилин, а у важких цей процес затягується до кількох діб.

Захистом від ударної хвилі є притулку. На відкритій місцевості дія ударної хвилі знижується різними заглибленнями, перешкодами.

2. Оцінка стійкості роботи промислового підприємства

Q = 60 m., R _про = 550 м.

I. Визначення надлишкового тиску у фронті повітряної ударної хвилі, що діє на об'єкт:

1) Визначення розмірів зон: визначення радіуса зони детонаційної хвилі:

r ₁ = 17,5 * = 17,5 * = 17,5 * 3,9 = 68, 25 м.

визначення радіуса зовнішньої межі зони дії продуктів вибуху:

r ₂ = 1,7 * r ₁ = 1,7 * 68,25 = 116,03 м.

2) Об'єкт знаходиться в зоні дії ВУВ

3) Розраховуємо допоміжний показник:

Ψ = 0,24, r _про - r _1. = 0,24 * = 1,93 <2

Р _{ф. об.} = ,700-3 (, -1 +29,8 ×, Ψ-3. -1). = ,700-3 (, -1 +29,8 ×. ,1,93-3-1). = 41 кПа.

II. Визначення межі стійкості об'єкта.

В якості кількісного показника стійкості об'єкта до дії ВУВ застосовується надлишковий тиск, при якому будівлі, споруди та обладнання об'єкта зберігаються або отримують слабкі і середні руйнування, при якій відновлення зруйнованого об'єкта можливо силами персоналу та відновлення його функціонування в короткий термін. Це значення надлишкового тиску прийнято вважати кордоном стійкості об'єкта до дії ВУВ.

Таблиця 1. Визначення межі стійкості об'єкта до дії ВУВ

слабкі разрушенія___________

середні разрушенія______________

сильні разрушенія______________

повні разрушенія_______________

Так як Р _{ф. об. перед.} <Р _{ф. об. (30} <41 кПа), то можна зробити висновок, що об'єкт не стійкий до дії повітряної ударної хвилі і необхідно розробляти заходи щодо підвищення стійкості об'єкта.

3. Заходи щодо підвищення стійкості об'єкта

Одна з основних задач в області ГО - проведення заходів, спрямованих на підвищення стійкості роботи об'єктів в умовах надзвичайних ситуацій мирного і воєнного часу.

Під стійкістю функціонування об'єкта розуміють здатність його в умовах воєнного часу і надзвичайних ситуацій випускати продукцію в запланованому обсязі та номенклатурі, а при отриманні слабких і середніх руйнувань або порушенні зв'язків відновлювати виробництво в мінімальні терміни.

Розглянутий мною об'єкт є не стійким до дії ВУВ, отже, необхідно розробляти низку заходів щодо підвищення його стійкості.

З розглянутих елементів тільки наземні трубопроводи є стійкими до надлишкового тиску в 41 кПа, решта, а саме, багатоповерховий будинок з металевим каркасом, кранове обладнання та кабельні наземні лінії, є нестійкими до дії ВУВ. Отже, необхідно підвищити межу стійкості елементів до рівня, який би дозволив витримати надлишковий тиск ударної хвилі в 41кПа. Для цього необхідно зробити наступне:

1. Підвищити стійкість багатоповерхового будинку шляхом встановлення більш міцного металевого каркасу, встановлення більш міцних рам для дверей і вікон, зменшення прольоту несучих конструкцій, а також зміцнення стін будівлі більш міцними матеріалами.

2. Для підвищення стійкості кранів та кранового обладнання до впливу ударної хвилі доцільно забезпечити їх жорстку фіксацію на міцному фундаменті, розташовувати устаткування за міцними елементами будівлі і споруд на ймовірному напрямку дії ударної хвилі, забезпечити додаткові точки фіксації і кріплення. Також необхідно встановлювати контрфорси, що підвищують стійкість обладнання до дії швидкісного напору ударної хвилі.

3. Для підвищення стійкості кабельних наземних ліній слід помістити їх під землю, також можливе їх зміцнення за рахунок укладання їх всередину, а також за рахунок застосування броньованих кабелів.

Висновки

Проводити розрахунок оцінки стійкості об'єкта до дії повітряної ударної хвилі необхідно для підвищення теоретичних знань у питаннях ГО і для практичних навичок у самостійній оцінці стійкості об'єкта і його різних елементів до дії вражаючих факторів, які виникають при вибухах газоповітряних сумішей, а також у розробці заходів з підвищення роботи підприємств в умовах Ч.С.

Проводячи всі ці заходи, буде надійно захищена виробничий персонал, інженерно-технічний комплекс, системи постачання, що дозволить у разі НС швидко відновити всі сили підприємства і відновити порушене виробництво.

Література

1. Депутат О.П., Коваленко І.В., Мужик І.С. Цивільна оборона: Навчальний посібник / Під ред. полковника В.С. Франчука - 2-е вид., Доп. - Львів, 2001. - 336 с.

2. В.Г. Атаманюк, Л.Г. Ширгі, Н.І. Акімов. Цивільна оборона: Підручник для вузів / Под ред. Д.І. Михайлика. - М.: Вища школа, 1986. - 207 с.

3. Захист об'єктів народного господарства від зброї масового ураження: Довідник / Под ред. Г.П. Демиденко. - К.: Вища школа. Головне видавництво, 1987. - 256 с.