tema6_1 (966580), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Скачок давления в месте взрыва (а, следовательно, и во фронте ВУВ) при детонационных взрывах ГВС на открытом воздухе может достигать 2 Мпа. При взрывах конденсированных ВВ это давление может достигать значительно более высоких значений, измеряемых даже Гпа.

Во-вторых, разница в скорости процессов приводит к тому, что продолжительность нарастания давления (наклон фронта) разная. При детонации продолжительность нарастания давления ~ 10^-3 c для воздушных смесей и ~10^-5 для конденсированных ВВ, а при дефлаграции ~ 0,1 – 0,2 с.

Формы фронта ВУВ при разных режимах взрывного горения показаны на Рис.3.

Вторым параметром ВУВ, определяющим ее поражающее действие, является импульс давления i. Импульс характеризует суммарное воздействие избыточного давления за время ₊ . Он числено равен площади под кривой избыточного давления на рис.2.

Поражающее действие ВУВ характеризуется также давлением скоростного напора P_ск воздуха. Скоростной напор возникает вследствие того, что частички воздуха во всех точках фронта ударной волны совершают резкое смещение по направлению от центра взрыва, а затем в обратную сторону. Тело, находящееся на пути смещения частиц воздуха, испытывает силовое воздействие.

Скоростной напор вызывает отбрасывание предметов, оказавшихся на пути распространения ударной волны, т. е. оказывает на них метательное воздействие. В результате метательного воздействия незакрепленные предметы, а также люди могут быть отброшены на расстояние в несколько метров и, вследствие этого, получить повреждения и травмы по своей тяжести соизмеримые с последствиями воздействия избыточного давления ВУВ

Скоростной напор ВУВ приводит к разрушению (сламыванию) сооружений, имеющих значительную протяженность по сравнению с поперечным сечением (столбы электропередач, заводские трубы, опоры и т.п.)

Перечисленные параметры ударной волны (давление, импульс, скоростной напор) являются основными, но не единственными параметрами, определяющими ее поражающее действие. Так при встрече ударной волны с препятствием, например со стеной здания, давление вблизи от отражающей поверхности препятствия возрастает в несколько раз. Степень роста амплитуды зависит от угла наклона отражающей поверхности к направлению распространения ударной волны и от состояния среды у отражающей поверхности, от других величин.

Основ­ны­ми па­ра­ме­тра­ми воз­душ­ной удар­ной вол­ны будем считать:

— из­бы­точ­ное дав­ле­ние во фрон­те вол­ны, Р_ф;

— вре­мя дейс­твия дав­ле­ния (фа­зы сжа­тия), _;

— им­пульс,

• ско­рость рас­про­стра­не­ния удар­ной вол­ны, v,

• давление скоростного напора Р_ск.

Ударная волна ядерного взрыва.

Основные параметры, характеризующие ударную волну ЯВ, для заряда мощностью 30кт приведены в таблице 1.

В зависимости от высоты ЯВ распространение воздушной ударной вол­ны имеет свои особенности.

При наземном взрыве воздушная ударная волна имеет форму полусферы с центром в точке взрыва ядерного боеприпаса. Значения P_ф в этом слу­чае будут примерно удваиваться по сравнению с воздушным взрывом.

При воздушном взрыве ударная волна, достигая поверхности земли, отражается от нее. Форма фронта отраженной волны близка к полусфере с центром в точке встречи ударной волны с поверхностью земли.

На близких расстояниях от проекции эпицентра на поверхность земли угол наклона падающей волны мал и точки, из которых исходят отраженные волны, перемещаются вдоль поверхности земли. Эта зона называется зоной регулярного отражения и ее радиус на поверхности земли R_э примерно со­ответствует высоте воздушного взрыва H, т.е. R_э=H.

Таблица 1. Параметры ударной волны ЯВ мощностью 30 кт

На расстояниях R_э>H в результате того, что отраженная волна дви­жется в воздухе уже прогретом падающей волной, она имеет большую ско­рость и постепенно "набегает" на падающую волну, образуя головную ударную волну. Сложение волн усиливает избыточное давление во фронте головной волны. Коэффициент усиления составляет от 1.6 до 3 крат и за­висит от состояния приземного слоя воздуха. Наибольшее повышение дав­ления наблюдается при взрывах зимой, когда приземный слой воздуха поч­ти не прогревается световым излучением.

При прогреве приземного слоя воздуха, например за счет его запы­ления, скачок давления во фронте головной волны уменьшается, но увели­чивается время фазы сжатия и скоростной напор движущихся частиц возду­ха. Это приводит к усилению метательного действия ударной волны.

На распространение ударной волны при ЯВ могут оказать существен­ное влияние: рельеф местности, характер застройки, лесные массивы, ме­теорологические условия. На расстояниях близких к месту взрыва амплитудные значения P_Ф очень велики и к тому моменту, когда они снижаются до значений, указанных в таблице, т.е. до значений, представляющих практический интерес с точки зрения анализа степени разрушающего воздействия ударной волны ЯВ, зависимость P(t)успевает видоизмениться.

Эти изменения состоят в увеличении ₊ и _-, снижении скорости роста давления во фронте ударной волны и более плавному падению давления за фронтом волны. В связи с этими изменениями приведенным в таблице значениям P_Ф для ЯВ соответствует больший удельный импульс, чем для аналогичных значений давления при взрыве конденсированного ВВ. Поэтому ударную волну ЯВ иногда называют “длинной волной”.

Поражающее действие взрыва.

Поражающими факторами при взрывах являются: прямое воздействие фронта ударной волны; так называемые вторичные поражающие факторы, оп­ределяемые воздействием обломков разрушающихся зданий и сооружений, осколков породы или оболочки заряда и т.; сейсмическое воздействие подземных взрывов.

Воздействие поражающих факторов взрыва на здания и сооружения.

Воздействие ударной волны взрыва может привести к различным степеням разрушения (повреждения) зданий и сооружений. Эти степени условно подразделяют на слабые, средние, сильные и полные.

Слабые разрушения не выводят объект из строя, его эксплуатация может продолжаться. Повреждения или серьезные деформации получают от­дельные легкие элементы конструкций (окна, двери, крыша и т.п.). Уст­ранение слабых разрушений возможно в процессе текущего ремонта.

Средние разрушения соответствуют разрушению второстепенных конс­трукций и деформации (прогибу) основных ограждающих и несущих конс­трукций. Средние разрушения устранимы, но требуют прекращения эксплуа­тации объекта и проведения его капитального ремонта.

Сильные разрушения приводят к частичному разрушению стен колонн и перекрытий, а также к полному разрушению легких конструктивных элемен­тов. Сильно разрушенные здания не восстановимы. При таком разрушении объект в какой-то мере сохраняет свои контуры. Некоторые его элементы могут быть использованы, например для ремонта других сооружений.

Полное разрушение сопряжено не только с прекращением возможности восстановления объекта, но и с резким изменением внешних очертаний объекта, с невозможностью использования его и его элементов в ка­кой-либо мере.

Воздействие поражающих факторов взрыва на людей.

Воздействие избыточного давления ударной волны на человека восп­ринимается как резкий удар, а скоростного напора - в виде толчка (отбрасывания) по направлению распространения ударной волны. При этом происходят разрывы крове и газонаполненных органов, возникают травмы конеч­ностей, ушибы, вывихи. По степени тяжести различают крайне тяжелые, тяжелые, средние и легкие поражения людей.

Крайне тяжелые поражения у людей возникают при избыточном давле­нии во фронте более 100 кПа. Эти поражения, как правило, заканчиваются смертельным исходом. Они сопровождаются разрывами внутренних органов и сосудов, наполненных кровью (или другими жидкостями), или газом.

Тяжелые поражения человек получает при 60-100 кПа. К тяжелым поражениям относят сильные контузии, потерю сознания, внутренние кровотечения, кровотечение из ушей и носа.

Средние поражения наступают при 40-60 кПа. К ним относят контузию головного мозга, множественные вывихи, потерю слуха.

Легкие поражения, не требующие госпитали­зации, наступают при 20-40 кПа. К ним относят скоропроходящую головную боль, головокружение.

Воздействие скоростного напора (метательное действие взрыва) приводит к отбрасыванию людей на расстояния в несколько метров, что вызывает травмы по своим последствиям соизмеримые с воздействием давления. Помимо непосредственного поражения от воздействия ударной волны человек может пострадать от вторичных факторов взрыва (обломков разрушаемых зданий, осколков стекол и т.п.). Максимальному расс­тоянию такого поражения примерно соответствует 20 кПа.

Воздействие ударной волны на вооружение и технику.

Степень повреждения вооружения и военной техники под воздействием P_ф может достигать следующих размеров:

слабые повреждения танков ( отрыв антенн, фар и другого наружного

оборудования) 30-50 кПа;

полное разрушение танков 1-2 Мпа;

средние повреждения артиллерийских орудий 40- 70 кПа;

полное разрушение артиллерийских орудий 0.2-1 МПа;

выход из строя самолетов, вертолетов, ракет 10-30 кПа.

Метательное действие ударной волны, определяемое скоростным напором, является решающим для вывода из строя вооружения и военной техники (танков боевых машин, орудий, автомобилей и т.п.). Повреждения от удара о грунт при отбрасывании за счет метательного воздействия могут быть более значительными, чем от воздействия P_ф.

Мероприятия по обеспечению взрывобезопасности.

Масштабы разрушений и уровни поражения при взрывах определяются количеством и скоростью высвобождения энергии. Состав конкретных мер, обеспечивающих требуемую степень защищенности от воздействия поражающих факторов взрыва, определяется по результатам проведения исследования функционирования потенциально опасного объекта. При проведении исследования анализируются различные сценарии возникновения и развития аварий и различные виды возможных опасностей, а не только поражающее действие собственно взрыва. К таким опасностям может, например, относиться химическое или биологическое воздействие исходных хранящихся веществ или продуктов, получающихся в результате взрыва.

В ходе исследований проводятся расчеты по определению значений параметров, характеризующих поражающие факторы. Расчеты обычно ведутся для худшего сценария развития аварии. По результатам исследований принимаются решения о составе мероприятий, направленных либо на исключение возможности возникновения аварии, либо на ограничение возможных поражающих факторов, либо на защиту от их воздействия.

Состав мероприятий в каждом конкретном случае уникален, однако их обобщенный перечень применительно к защите от опасности взрыва может быть представлен в следующем виде:

ограничение объемов единовременного накопления взрывоопасных веществ;

промежуточное хранение взрывоопасных веществ в производственных условиях;

рациональное размещение зданий и сооружений вблизи взрывоопасного объекта;

реорганизация технологических процессов, в которых используются взрывоопасные вещества;

создание надежных, взрывобезопасных конструкций оборудования и конструкций, устойчивых к воздействию ударной волны;

подготовка персонала к работе в условиях повышенной взрывоопасности.

Полностью исключить накопление взрывоопасных веществ в условиях производства невозможно. В то же время очевидно, что с увеличением объемов их накопления возрастает степень тяжести возможных последствий аварийных взрывов. Для ограничения запасов веществ, используемых в ходе производства или получающихся в ходе технологических процессов, применяют различного рода нормативы.

В тех случаях, когда по нормативам накапливать требуемые объемы веществ не допускается, а по условиям производства необходимы большие запасы, на безопасном расстоянии создаются промежуточные (развязочные) хранилища, выполняющие буферные функции. В любом случае необходимость создания складов как основного, так и промежуточного хранения должна быть научно и технологически обоснована для каждого конкретного производства.

Рациональное размещение промышленных объектов на территории предприятия необходимо для того, чтобы взрывы и пожары не привели к разрушению потенциально опасных объектов, например с запасом ядовитых веществ. В зонах высокого уровня поражения часто находятся здания заводоуправлений, проектно-конструкторских и других подразделений, которые не связаны с эксплуатацией потенциально опасных объектов и могут быть без ущерба для технологического процесса размещены на безопасном расстоянии.

Особого внимания в этом отношении заслуживают различного рода пульты управления, т.к. с одной стороны их обычно требуется приблизить к месту реализации управляемым процессом, а с другой стороны именно такое приближение создает опасность для диспетчеров, выполняющих управление в случае аварии. Для снижения возможности поражения управленческого персонала в случае аварии обычно применяют целую систему мер, включающих в себя: максимально возможное удаление пультов управления от потенциально опасного участка и их размещение вне зоны вероятного распространения газового облака; вывод на пульты управления, расположенные в опасной зоне, минимально необходимой информации и соответствующее сокращение персонала, имеющего доступ в эту зону; устройство помещений для пультов управления повышенной пожаро- и взрывозащищенности; оснащение пультов управления средствами сигнализации и противоаварийной защиты.

Характеристики

Список файлов лекций