2

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ ЭЛЕКТРОНИКИ И АВТОМАТИКИ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ГРАЖДАНСКАЯ ОБОРОНА

ОТЧЕТ по теме 3.3

ПУТИ И СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ В ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ

Вариант №223513

Группа:

Исполнитель:

Руководитель: Острейко В.И.

Москва 2004

ВВЕДЕНИЕ

Инженерно-техническими мероприятиями обеспечивается повышение устойчивости промышленных зданий и сооружений, оборудования, коммуникаций и РЭА к воздействию поражающих факторов ЧС мирного и военного времени.

Технологическими мероприятиями осуществляется повышение устойчивости путем совершенствования технологии производства продукции, запланированной на выпуск в военное время, предусматривающей исключение вторичных поражающих факторов и быстрое восстановление разрушенного производства.

Организационными мероприятиями предусматриваются действия персонала объекта, направленные на уменьшение степени воздействия поражающих факторов возможных ЧС. Этими мероприятиями также определяется действие личного состава штаба, служб и формирований ГО ЧС в условиях применения противником современных средств поражения.

Определение значений исходных данных для оценки устойчивости при воздействии поражающих факторов ядерного взрыва

1.Исходные данные и указания по проведению оценки устойчивости РЭА к воздействию воздушной ударной волны.

1.1.Избыточное давление во фронте ударной волны:

dРф=10+5*n1, кПа

dРф=10+5*2=20 кПа

1.2.Форма РЭА и значение соответствующего коэффициента аэродинамического сопротивления Сх :

n1=2; параллелепипед. Сх=0,85

1.3.Длина РЭА: b=0.4+0.05*n1, м.

b=0.4+0.05*2=0,5 м.

1.4.Ширина РЭА: с=0.3+0.04*n1, м.

с=0.3+0.04*2=0,38 м.

1.5.Высота РЭА: h=c, м.

h=0,38 м.

1.6.Масса РЭА: m=10+10*n1, кг

m=10+10*2=30 кг

1.7. Коэффициент трения скольжения fтр=0.35 (металл по дереву)

1.8. Допустимое значение ускорения РЭА при инерционных нагрузках от воздействия воздушной ударной волны:

aд=50+ 50*n1, м/с²

aд=50+ 50*2=150 м/с²

Оценка устойчивости РЭА к воздействию воздушной ударной волны ядерного взрыва заключается в определении возможности смещения РЭА от воздействия скоростного напора ударной волны, а также разрушения узлов РЭА от действия инерционных сил.

Для объектов типа РЭА, быстро обтекаемых ударной волной, основное смещающее воздействие оказывает скоростной напор dРск воздуха, движущийся за фронтом ударной волны:

dРск=2,5*( dРф ² ) *10³/( dРф+720), Па (1)

dРск=2,5*(20²) *10³/(20+720)=1351 Па

где dРф — избыточное давление во фронте ударной волны, кПа. Коэффициент 10³ подставляется для получения ответа в Па.

При воздействии скоростного напора смещение РЭА по основанию определяется соотношением между силой смещения Fсм и силой трения Fтр.

Fсм=Сх*S*dРск, Н

S=b*h – наибольшее боковое сечение РЭА, м²;

dРск – давление воздушного напора, Па;

Fсм=0.85*0.5*0.38*1351=218 Н

fтр=0.35 – коэффициент трения скольжения РЭА по основанию;

m=30 — масса РЭА, кг;

g=9.8 м/с² – ускорение свободного падения;

Fтр=fтр*m*g, Н

Fтр=0,35*30*9,8=103 Н

Возможность смещения d определяется разностью:

d=Fсм – Fтр, Н (2)

d=218 – 103=115 Н

Смещение незакрепленной РЭА будет иметь место в тех случаях, когда смещающая сила превышает силу трения, т.е. при значениях Ь > О.

Совместное воздействие избыточного давления во фронте ударной волны и скоростного напора вызывает избыточное лобовое давление, которое приводит к ударным перегрузкам, т.е. к возможным инерционным разрушения РЭА и ее элементов.

Избыточное лобовое давление:

dРлоб=dРф+dРск, Па (3)

dРлоб=20000+1351=21351 Па

Если пренебречь сравнительно небольшими значениями силы трения, то ускорение а приобретаемое РЭА под избыточным лобовым давлением можно определить, используя второй закон Ньютона:

m*a=Fлоб= dРлоб*S, Н (4)

где m=30 — масса РЭА, кг;

S=b*h – наибольшее боковое сечение РЭА, м²;

Из формулы (4) определяем значение а:

а=dРлоб*S/m=dРлоб*b*h/m, м/с² (5)

а=21351*0,5*0,38/30=135 м/с²

Инерционное разрушение РЭА может иметь место при отношении

а/aд>1

2. Исходные данные и указания по проведению оценки устойчивости РЭА к воздействию светового излучения ядерного взрыва.

2.1. Величина расчетного значения светового импульса Uв воздействующего на корпус РЭА при воздушном взрыве

Uв=(1+n2)*10⁵, Дж/м²

Uв=(1+2)*10⁵=300000 Дж/м²

2.2. Материал корпуса РЭА и его толщина:

n2=2: медь черная, толщина стенок hc=0.6 мм;

2.3. Цвет окраски корпуса РЭА:

n2=2 – белый;

2.4. Допустимые значения температуры РЭА Tд:

Tд=40+5*n2, ⁰C.

Tд=40+5*2=50⁰C.

Оценка устойчивости РЭА к воздействию светового излучения ядерного взрыва заключается в определении возможности возгорания материалов от воздействия светового импульса, а также в определении повышения температуры РЭА при воздействии светового импульса и оценке работоспособности РЭА в этих условиях.

Для оценки возможности сбоя в работе аппаратуры вследствие повышения температуры корпуса РЭА в результате воздействия светового излучения можно использовать следующие зависимости.

Прирост температуры листа корпуса определяется по формуле:

dТ= Uт/(р*с*h), (6)

где dТ — прирост температуры листа корпуса ⁰С

р — плотность материала, кг/м³;

с — теплоемкость материала, Дж/(кг*К);

hc, — толщина листа, м;

Uт - тепловой импульс, Дж/м².

Тепловой импульс Uт, т.е. количество светового излучения, которое поглощается единицей поверхности освещаемого тела для случая перпендикулярного к поверхности освещения, определяется по формуле:

Uт=Uв*Kп, Дж/м², где

Uв – световой импульс, определяемый по зависимости п.2.1.

Сравнение вычисленного значения Т с Tд позволяет оценить возможность сбоя в работе аппаратуры с учетом комнатной температуры (Т=20⁰+ dТ, ⁰С).

dТ= 200000*0,17/(6900*390*0,0006)=21⁰С

3. Исходные данные и указания по проведению оценки воздействия электромагнитного импульса на PЭA, определение мер защиты от ЭМИ.

3.1. Форма и материалы экрана РЭА идентичны форме и материалам корпуса РЭА, заданным в п.п. 1.2 и 2.2,

3.2. Размеры экрана РЭА принимаем равными размерам РЭА, рассчитанным в пп.1.3 ... 1.5.

3.3. Величина вертикальной составляющей напряженности электрического поля ЭМИ:

Eв=1000+500*n3, В/м.

Eв=1000+500*3=2500 В/м.

3.4. Длина наиболее уязвимого вертикального проводника РЭА:

Li=0.05+0.01*n3, м.

Li=0.05+0.01*3 = 0.0/8 м.

3.5. Допустимые значения напряжения в анализируемом вертикальном проводнике:

Uд=1+0.1*n3, В.

Uд=1+0.1*3=1.3 В.

3.6. Форма и размеры патрубка экрана РЭА:

n3=3; круглая, радиуса r=0.01 + 0.002*n3, м;

r=0.01 + 0.002*3=0.016 м.

3.7. Расчетная частота экранируемого излучения ЭМИ:

f=10+3*n3, кГц.

f=10+3*3=19 кГц.

Оценка устойчивости к воздействию ЭМИ ядерного взрыва заключается в определении наведенного от него напряжения в элементах РЭА и в случаях, когда это напряжение превышает допустимое — проведение расчета защитного экрана и его элементов. Напряжения, наводимые в токопроводящих элементах РЭА, определяются по формуле:

Uнав=Eв*l, В.

Uнав=3000*0.09=270 В,

где Uнав — наведенное напряжение;

l - длина вертикального токопроводящего элемента, м.

Требуемое экранирование РЭА n (коэффициент экранирования) определяется как отношение наведенного напряжения к допустимому в рассматриваемом элементе:

n=Uнав/ Uд=Eв*l/ Uд (7)

n=3000*0.09/1.4=193

где Uнав – допустимое напряжение, В.

З.З.Расчет экранирования РЭА от воздействия ЭМИ.

Для повышения устойчивости РЭА к воздействию ЭМИ применяются следующие основные методы:

- выбор для РЭА стойких к воздействию ЭМИ элементов;

- рациональное пространственное размещение элементов в РЭА, при котором наводимые от ЭМИ ЭДС будут уменьшены;

- создание более стойких к воздействию ЭМИ схем (симметрированные схемы, уменьшение приемников ЭМИ и т.д.);

- резервирование, временное отключение РЭА по сигналу "Воздушная тревога" и т.д.

- применение мер специальной защиты.

К мерам специальной защиты можно отнести применение в РЭА дросселей, фильтров, трансформаторов, разрядников, ограничителей, а также заземления и экранов.

Наиболее эффективными являются электромагнитные экраны, отражающие и отводящие электромагнитную энергию ЭМИ. В подавляющем большинстве случаев электромагнитные экраны на защищаемую РЭА делаются из тонкого листового металла (меди. алюминия, стали) в виде чехлов различной геометрической формы. Практически любая реальная РЭА может быть представлена в виде совокупности электрических диполей (проводников) и витков (рамок) с током магнитных диполей.

При толщине стенок экрана 0,1 мм. эффективность экранирования от ЭМИ источников типа электрический диполь для материалов Cu, Al. Fe может достигать 10⁶ (120 дБ).

При экранировании источников типа магнитный диполь на частотах порядка 10 кГц и ниже экран должен быть более толстостенным для получения высокой эффективности экрана.

Кратность ослабления экраном поля ЭМИ — Э (эффективность экрана) для обеспечения устойчивой работы РЭА при воздействии ЭМИ должна быть не ниже значения n, рассчитанного по формуле (7).

Значение Э можно определить по формулам:

Э=n=e^hc/b*(0.5+D/(2.8*M*мr *b)) при hc>b; (8)

Э=e^{0.0006/0.00045}*(0.5+0.38/(2.8*1*1*0.00045))=1140 при 0.0006>0.00045;

где hc – толщина стенок экрана, м;

f – частота ЭМИ, Гц;

b=A/f^1/2—эквивалентная глубина проникновения (в слое материала толщиной напряженность b поля ослабляется в "е" pаз), м;

d=0,067/22000^1/2 м

A=0,067 — коэффициент материала экрана, м*Гц^1/2;

М=1 — коэффициент формы экрана;

мr =1— относительная магнитная проницаемость материала экрана;

D=0,38 — размер экрана (ширина параллелепипеда), м;

Вычисляя значение b и сравнивая с заданной (принятой) толщиной стенок экрана hc, определяем формулу (8), по которой следует вычислять значение эффективности экрана Э.

В последующем выбором материала экрана и его толщины добиваются необходимой эффективности Э экрана.