3. Оцінка стійкості роботи об’єкта до впливу ударної хвилі ядерного вибуху (вибух наземний)

Для оцінки стійності роботи об’єкта до впливу ударної хвилі ядерного вибуху, необхідно виконати такі етапи:

1) Визначаємо максимальне значення надлишкового тиску, очікуваного на території підприємства. Для цього знаходимо мінімальну відстань до можливого центру вибуху :

R_x = R_г – r_відх

R_x = 6.5 – 0.6 = 5.9 км

Потім по додатку 1 в підручнику [1], знаходимо надлишковий тиск ΔP_ф._max на відстані 5,9 км для боєприпасу потужністю q = 2000 кт при наземному вибуху (менш сприятливому). Оскільки необхідного значення відстані в таблиці немає, робимо розрахунок зміни надлишкового тиску за допомогою інтерполяції для:

R_x1 = 5.7 км ∆Р_ф.max1 = 40 кПа

R_x2 = 7 км ∆Р_ф.max2 = 30 кПа

тобто

∆Р_ф.max = ∆Р_ф.max2 + (R_x2 - R_x) = 30+ (7-5.9)

Отже,

∆Р_ф.max = 38,46 кПа

Цей тиск є максимально очікуваним на об'єкті.

2) Виділяємо основні елементи механічного цеху і визначаємо їх характеристики. Основними елементами цеху є: будівля, технічне обладнання, електропостачання і трубопроводи. Їх характеристики беремо з початкових даних і записуємо в звідну таблицю результатів оцінки (таблиця 3.1).

3) По додатку 2 з підручника [1] знаходимо для кожного елементу цеху надлишкові тиски, що викликають слабкі, середні, сильні і повні руйнування. Так, будівля цеху з вказаними характеристиками отримає слабкі руйнування при надмірних тисках 20-30 кПа, середні, - 30-40 кПа, сильні, - 40-50 кПа, повні, - 50-70 кПа. Ці дані відображаємо в таблиці 3.1 за шкалою надлишкових тисків умовними знаками.

Аналогічно визначаємо і вносимо в таблицю 3.1 дані по усіх інших елементах цеху.

4) Знаходимо межу стійкості кожного елементу цеху – надлишковий тиск, що викликає середні руйнування. Будівля цеху має межу стійкості до ударної хвилі 30 кПа, мостові 25 тонні крани - 30 кПа, підйомно-транспортне обладнання – 50кПа, верстати важкі – 40кПа, верстати середні - 25 кПа, верстати легкі – 12 кПа, ковальсько-пресове обладнання - 100 кПа, магнітні пускачі - 30 кПа, електропостачання, кабельні наземні лінії - 30 кПа, трубопроводи на металевих естакадах - 30 кПа.

5) Визначимо межу стійкості цеху в цілому по мінімальній межі стійкості елементів, що входять до його складу. Зіставляючи межі стійкості усіх елементів цеху, знаходимо, що межа стійкості механічного цеху ΔP_{ф lim} = 12 кПа.

6) Визначаємо міру руйнування елементів цеху при очікуваному максимальному надлишковому тиску і можливий збиток (відсоток виходу з ладу виробничих площ і обладнання). При ∆Р_ф.max = 38,46 кПа в механічному цеху середні ушкодження отримають будівля цеху, мостові 25 тонні крани, верстати середні, верстати легкі, магнітні пускачі, кабельні наземні лінії, трубопроводи на металевих естакадах. При цьому виходить з ладу 20% виробничої площі, 10% технологічного обладнання і 10% енергопостачання.

Результати оцінки стійкості елементів цеху, міри їх руйнування і відсотка виходу з ладу приведені в таблиці 3.1

Таблиця 3.1 - Результати оцінки стійкості механічного цеху до впливу ударної хвилі.

Найменування цеху

Елементи цеху та їх коротка характерис­тика

Ступінь руйнування при ∆P, кПа

Межа стійкості, кПа

Вихід з ладу при ∆Pф max (%)

Примітка

Складальний

Будівля

масивний з металевим каркасом і крановим обладнанням вантажопідйомністю 25-50 тонн.

30

20

Межа стійкості складального цеху 10 кПа

Технологічне обладнання

мостові 25 тонні крани

30

10

електродвигуни потужністю до 2 кВт, відкриті;

40

підйомно-транспортне обладнання;

20

електродвигуни потужністю до 2 кВт, герметичні

50

контрольно-вимірювальні прилади;

10

магнітні пускачі;

30

масляні вимикачі

20

КЕМ

кабельні наземні лінії

30

10

на залізобетонних естакадах

30

– слабкі руйнування – сильні руйнування

– середні руйнування – повні руйнування

Для повного представлення можливої обстановки на об'єкті і в районі його розташування доцільно нанести на план місцевості межі зон руйнувань в осередку ядерного ураження при заданій потужності боєприпасу.

Положення зон можливих руйнувань в можливому осередку ядерного ураження показане на рисунку 3.1 (ураження з центром на відстані R_х=5,9 км від об'єкту при наземному вибуху потужністю q = 2000 кт). Прийняті наступні позначення радіусів зон руйнувань :

Rсл = 3,2 км - радіус зовнішньої межі зони слабких руйнувань;

Rср = 8,5 км - те ж, середніх;

Rсил = 15,3 км - те ж, сильних;

Rполн = 24,5 км - те ж

ВИСНОВКИ:

1) Механічний цех може опинитися в зоні середніх руйнувань вогнища ядерного вибуху з вірогідним максимальним надмірним тиском у фронті ударної хвилі ∆Р_ф.max = 38,46 кПа, а межа стійкості механічного цеху до ударної хвилі 12 кПа, що менше ∆Р_ф.max , а отже, цех не стійкий до ударної хвилі. Найбільш слабий елемент – верстати легкі.

2) Можливий збиток при максимальному надмірному тиску ударної хвилі, очікуваному на об'єкті, приведе до скорочення виробництва на 10-20%

3) Оскільки очікуваний на об'єкті максимальний надмірний тиск ударної хвилі ∆Р_ф.max = 38,46 кПа, а межі стійкості більшості елементів цеху більше 12 кПа, то доцільно підвищити межу стійкості механічного цеху до 38,46 кПа.

4) Для підвищення стійкості механічного цеху до ударної хвилі необхідно: для будівель – установити додаткові зв’язки між несучими елементами, обладнанням каркасів, підкосів, опор, контрфорсів, застосування більш міцних матеріалів; уразливі вузли кранів і устаткування крану закрити захисними кожухами, встановити додаткові колони кранів, трубопроводи і кабельні лінії закопати в землю, розмістити їх на низьких естакадах і обваловувати ґрунтом, постановити ребра жорсткості, хомути, що з’єднують два-три трубопроводи в один пучок.