Определение стойкости цеха к поражающим факторам ядерного взрыва
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ЗАПОРІЗЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Кафедра охорони праці і
навколишнього середовища
Індивідуальне завдання
з курсу «Цивільна оборона»
«Визначення стійкості цеху до вражаючих факторів ядерного вибуху»
Варіант № 26
Виконав: студент гр. ФЕУ – 136
Ситникова Д.В.
Прийняв:
Денщиков О. Є.
2010р.
ОБЩАЯ ОБСТАНОВКА
По категорированному по ГО населённому пункту возможно применение ядерного оружия. Необходимо провести оценку устойчивости промышленного объекта к воздействию поражающих факторов ядерного взрыва и наметить ИТМ ГО для повышения устойчивости его работы в период ЧС военного характера. Объект расположен около города.
ОБОРОННО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ЗАВОДА
Мощность предприятия – 1000 станков-автоматов в год, для оборудования машиностроительных заводов, на сумму 600 млн. грн. Производственная программа предусматривает, в военное время – выполнение специальных заказов. Для этого, по особому плану, используется 75% мощностей завода.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ПРОИЗВОДСТВА
Технологический процесс предусматривает:
Механическую холодную обработку чугунных и стальных деталей;
Термическую обработку стальных деталей;
Сборку и наладку станков;
Производство предметов широкого потребления;
Эксплуатацию, хранение и ремонт автомобильной техники.
РАЗМЕЩЕНИЕ И ПЛАНИРОВКА
Предприятие отнесено к 1-й категории по ИТМ ГО и расположено вблизи города. Оно работает в 2 смены. Численность наибольшей смены 3000 человек. Промышленная застройка занимает площадь 17 гектаров, административно-хозяйственная территория 6 гектаров, плотность застройки более 30%. Наличие защитных сооружений – на 2000 человек. На заводе 10 цехов (из них 5 основных).
Исходные данные варианта 26
Цех ширпотреба – из отходов производства производит изделия для массового потребления.
Здание – кирпичное, бескаркасное с перекрытием из деревянных элементов кровля – рубероид; пол – деревянный, окрашен в темный цвет; двери и окна – деревянные, окрашены в тёмный цвет.
Технологическое оборудование:
Станки лёгкие;
Станки средние;
Электродвигатели мощностью до 2 кВт, открытые;
Трансформаторы 100 кВт;
Контрольно-измерительная аппаратура;
Магнитные пускатели;
Краны и крановое оборудование.
Электроснабжение – кабельные наземные линии.
Трубопроводы – на металлических эстакадах.
Расстояние от центра города до цеха R >г >= 4 км;
Ожидаемая мощность боеприпаса q = 200 кт;
Вероятное максимальное отклонение ядерного боеприпаса от точки прицеливания (центра города) r >отк> = 0.7 км;
Скорость среднего ветра V св = 55 км/ч.
Азимут на объект относительно центра города, В = 250 0
1 МАКСИМАЛЬНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПОРАЖАЮЩИХ ФАКТОРОВ ЯДЕРНОГО ВЗРЫВА, ОЖИДАЕМЫХ НА ОБЪЕКТЕ
1.1 Максимальное значение избыточного давления во фронте ударной волны [взрыв – наземный]
Находим вероятное минимальное расстояние от центра взрыва:
км
Находим избыточное давление ∆Р>ф> по приложению №1. Так как необходимого значения расстояния в таблице нет, делаем интерполяцию табличных данных:
R>x>>1> = 3 км ∆Р>ф1 >=30 кПа
R>x>>2> = 3.8 км ∆Р>ф2 >= 20 кПа
кПа.
1.2 Максимальное значение светового импульса [взрыв – воздушный]
Для вероятного минимального расстояния от центра взрыва км по приложению №4 находим максимальный световой импульс И>св.max>.
Так как необходимого значения расстояния в таблице нет, производим интерполяцию табличных данных:
R>x>>1> = 3.2км И>св.1> = 1200 кДж/м2
R>x>>2> = 3.4 км И>св.2> = 1000 кДж/м2
И>св.>>max>> >= 1100.0 кДж/м2
1.3 Максимальное значение уровня радиации [взрыв – наземный]
Для вероятного минимального расстояния от центра взрыва км и для боеприпаса мощностью 200 кт, скорости ветра – 55 км/ч по приложению 12. Так как необходимого значения в таблице нет, делаем интерполяцию табличных данных:
R>x>>1> = 2 км ∆Р>і1 >= 17100 Р/ч
R>x>>2> = 4км ∆Р>і2 >= 7500 Р/ч
Р>і >>max>= 10860 Р/ч
1.4 Максимальное значение дозы проникающей радиации [взрыв – воздушный]
Вероятное минимальное расстояние от центра взрыва: км.
По приложению №9 при мощности взрыва 200 кт находим значение уровня проникающей радиации Д>пр.max> = 0 Р.
ОЦЕНКА УСТОЙЧИВОСТИ РАБОТЫ ОБЪЕКТА К ВОЗДЕЙСТВИЮ УДАРНОЙ ВОЛНЫ ЯДЕРНОГО ВЗРЫВА
Определяем максимальное значение избыточного давления, ожидаемого на территории предприятия. Для этого находим минимальное расстояние до возможного центра взрыва:
км
Затем по приложению 1 находим избыточное давление ΔP>ф >на расстоянии 3.3 км для боеприпаса мощностью кт при при наземном взрыве (менее благоприятном). Так как необходимого значения расстояния в таблице нет, производим расчет изменения избыточного давления в расчете:
R>x>>1> = 3 км ∆Р>ф1 >= 30 кПа
R>x>>2> = 3.8 км ∆Р>ф2 >= 20 кПа
кПа.
Это давление является максимальным ожидаемым на объекте.
Выделяем основные элементы цеха ширпотреба и определяем их характеристики. Основными элементами цеха являются: здание, технологическое оборудование, электросеть и трубопровод. Их характеристики берём из исходных данных и записываем в сводную таблицу результатов оценки (приложение А, табл. 1).
По приложению 2 находим для каждого элемента цеха избыточные давления, вызывающие слабые, средние, сильные и полные разрушения. Так, здание цеха с указанными характеристиками получит слабые разрушения при избыточных давлениях 8-15 кПа, средние – 15-25 кПа, сильные – 25-35 кПа, полные – 35 кПа. Эти данные отражаем в таблице.
Аналогично определяем и вносим в таблицу данные по всем другим элементам цеха.
Находим предел устойчивости каждого элемента цеха – избыточное давление, вызывающее средние разрушения. Здание цеха имеет предел устойчивости к ударной волне – 15 кПа, станки легкие – 12, станки средние – 25, электродвигатели мощностью до 2 кВт (открытые) – 40, трансформаторы 100 кВт – 30, контрольно-измерительная аппаратура – 10, магнитные пускатели – 30, краны и крановое оборудование – 30, КЭС: -кабельные наземные линии – 30, Трубопроводы; - на железобетонных естакадах – 30.
Определяем предел устойчивости цеха в целом по минимальному пределу устойчивости входящих в его состав элементов. Сопоставляя пределы устойчивости всех элементов цеха, находим, что предел устойчивости механического цеха ΔР >ф >>lim>> >= 10 кПа.
Определяем степень разрушения элементов цеха при ожидаемом максимальном избыточном давлении и возможный ущерб (процент выхода из строя производственных площадей и оборудования).
Результаты оценки устойчивости элементов цеха, степени их разрушения и процента выхода из строя приведены в таблице 2.1
Таблица 2.1 - Результаты оценки устойчивости цеха к воздействию ударной волны.
|
Наиме- нование цеха |
Элементы цеха и их краткая характеристика |
Степень разрушения при ∆Р, кПа |
Предел устойчи-вости, ΔP>ф >>lim>, кПа |
Выход из строя при ΔP>ф >>max>>, >% |
При-меча-ние |
||
|
Цех ширпотреба |
слабое |
среднее |
сильное |
полное |
15 |
41% |
Предел устойчивости цеха ширпотреба 10 кПа |
|
Здание: -кирпичное, бескаркасное с перекрытиями из деревянных элементов; |
8-15 |
15-25 |
25-35 |
35 |
|||
|
-станки легкие; |
6-12 |
– |
15-25 |
– |
12 |
68% |
|
|
-станки средние; |
15-25 |
25-35 |
35-45 |
– |
25 |
||
|
-электродвигатели мощностью до 2 кВт (открытые) ; |
20-40 |
40-50 |
– |
50-80 |
40 |
||
|
-трансформаторы 100 кВт; |
20-30 |
30-50 |
50-60 |
60 |
30 |
||
|
-контрольно-измерительная аппаратура; |
5-10 |
10-20 |
20-30 |
30 |
10 |
85% |
|
|
-магнитные пускатели; |
20-30 |
30-40 |
40-60 |
– |
30 |
||
|
-краны и крановое оборудование; |
20-30 |
30-50 |
50-70 |
70 |
30 |
||
|
КЭС: -кабельные наземные линии; |
10-30 |
30-50 |
50-60 |
60 |
30 |
33% |
|
|
Трубопроводы; - на железобетонных эстакадах. |
20-30 |
30-40 |
40-50 |
– |
30 |
Для полного представления возможной обстановки на объекте и в районе его расположения целесообразно нанести на план местности границы зон разрушений в очаге ядерного поражения при заданной мощности боеприпаса.
Положение зон возможных разрушений в возможном очаге ядерного поражения показано на рисунке 2.1(поражения с центром на расстоянии R>x>= 3.3км от объекта при воздушном взрыве мощностью кт). Приняты следующие обозначения радиусов зон разрушений:
км – радиус внешней границы зоны слабых разрушений;
км – радиус внешней границы зоны средних разрушений;
км – радиус внешней границы зоны сильных разрушений;
км – радиус внешней границы зоны полных разрушений.
Рис. 2.1
ВЫВОДЫ
Цех ширпотреба может оказаться в зоне слабых разрушений очага ядерного взрыва с вероятным максимальным избыточным давлением во фронте ударной волны кПа, а предел устойчивости цеха ширпотреба к ударной волне 10 кПа, что меньше ΔР >ф max >, а следовательно, цех не устойчив к ударной волне. Наиболее слабый элемент – контрольно-измерительная аппаратура.
Возможный ущерб при максимальном избыточном давлении ударной волны, ожидаемом на объекте, приведёт к сокращению производства на 15-25 %.
Так как ожидаемое на объекте максимальное избыточное давление ударной волны кПа, а пределы устойчивости некоторых элементов цеха 10 кПа, то целесообразно повысить предел устойчивости цеха ширпотреба до 26.25 кПа.
Для повышения устойчивости цеха ширпотреба к ударной волне необходимо: укрепить и усилить элементы конструкции здания, уязвимые узлы станков и контрольно-измерительной аппаратуры закрыть защитными кожухами, кабельные линии закопать в землю, установить дополнительные контроткосы.
2. ОЦЕНКА УСТОЙЧИВОСТИ РАБОТЫ ОБЪЕКТА К ВОЗДЕЙСТВИЮ СВЕТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ЯДЕРНОГО ВЗРЫВА
Определяем максимальный световой импульс и избыточное давление ударной волны, ожидаемые на территории объекта, для чего находим вероятное минимальное расстояние до возможного центра взрыва:
км
По приложению 4 находим максимальный световой импульс, а по приложению 1 – максимальное избыточное давление на расстоянии 3.3 км для боеприпаса мощностью кт при воздушном взрыве.
Избыточное давление во фронте ударной волны:
R>x>>1> = 2.9 км ∆Р>ф1 >= 30 кПа
R>x>>2> = 4.4 км ∆Р>ф2 >= 20 кПа
кПа.
Максимальное значение светового импульса:
R>x>>1> = 3.2 км И>св.1> = 1200 кДж/м2
R>x>>2> = 3.4 км И>св.2> = 1000 кДж/м2
И>св.>>max>> >= 1100 кДж/м2
Определяем степень огнестойкости здания цеха. Для этого изучаем его характеристику, выбираем данные о материалах, из которых выполнены основные конструкции здания, и определяем предел их огнестойкости. По приложению 6 находим, что по указанным в исходных данных параметрам здание цеха относится к 3 степени огнестойкости. Результаты оценки, а также характеристики здания заносим в итоговую таблицу 3.1.
Определяем категорию пожарной опасности цеха. В цехе ширпотреба производство связано с обработкой или применением твердых сгораемых веществ и материалов, а также жидкостей с температурой вспышки паров выше 120. Поэтому в соответствии с классификацией производства по пожарной безопасности (приложение 7), цех ширпотреба завода относится к категории В.
Выявляем в конструкциях здания цеха элементы, выполненные из сгораемых материалов, и изучаем их характеристики. Такими элементами в цехе являются: двери и окна,пол – деревянные, окрашены в тёмный цвет,деревянные перекрытия, кровля – рубероид.
Находим световые импульсы, вызывающие возгорания указанных элементов по приложению 5, в зависимости от мощности боеприпаса, элементов и их характеристики.
Определяем предел устойчивости цеха к световому излучению по минимальному световому импульсу, вызывающему возгорание в здании, и делаем заключение об устойчивости объекта.
Таблица 3.1 – Результаты оценки устойчивости цеха машиностроительного завода к воздействию светового излучения ядерного взрыва
|
Объект, элемент объекта |
Степень огнестойкости здания |
Категория пожарной опасности производства |
Возгораемые элементы (материалы) в здании и их характеристики |
Световой импульс, вызывающий воспламенение сгораемых элементов здания, кДж/м |
предел устойчивости здания к световому излучению, кДж/м |
Разрушения зданий при ДРфmax |
Зона пожаров, в которой может оказаться объект |
|
Ширпотребный: Здание – кирпичное бескаркасное с перекрытием из деревянных элементов |
III |
B |
Кровля – рубероид |
598.89 |
258.89 |
Средние |
Зона сплошных пожаров |
|
Двери,пол и оконные рамы - деревянные, окрашенные в тёмный цвет. |
258.89 |
Положение зон пожаров в очаге ядерного поражения показано на рисунке 3.1.
Рис.3.1.
На рисунке приняты следующие обозначения:
I – зона отдельных пожаров;
II – зона сплошных пожаров;
III – зона пожаров в завалах;
r>отк >= 0.7 км – вероятное максимальное отклонение ядерного боеприпаса от точки прицеливания;
R>r>> >= 4. км – расстояние от центра города до цеха;
км> >– радиус внешней границы зоны отдельных пожаров;
км – радиус внешней границы зоны сплошных пожаров;
км – радиус внешней границы зоны пожаров в завалах.
ВЫВОДЫ
1. На объект при ядерном взрыве заданной мощности кт ожидается максимальный световой импульс И>св.>>max>> >= 1100 кДж/м2 и избыточное давление ударной волны кПа, что вызовет сложную пожарную обстановку. Цех ширпотреба окажется в зоне сплошных пожаров.
2. Механический цех не устойчив к световому излучению. Предел устойчивости цеха – 258.89 кДж/м 2.
3. Пожарную опасность для цеха представляют двери и окна из дерева и окрашенные в тёмный цвет.
4. Целесообразно повысить предел устойчивости механического цеха до 1100 кДж/м2, проведя следующие мероприятия: заменить деревянные оконные рамы на металлические; оббить двери кровельной сталью по асбестовой прокладке; провести в цехе профилактические противопожарные меры.