Определение стойкости цеха к поражающим факторам ядерного взрыва
СОДЕРЖАНИЕ: МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ЗАПОРІЗЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ Кафедра охорони праці і навколишнього середовища Індивідуальне завданняМІНІСТЕРСТВО 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 Рф по приложению №1. Так как необходимого значения расстояния в таблице нет, делаем интерполяцию табличных данных:
Rx 1 = 3 км Рф1 =30 кПа
Rx 2 = 3.8 км Рф2 = 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 Исв.max .
Так как необходимого значения расстояния в таблице нет, производим интерполяцию табличных данных:
Rx 1 = 3.2км Исв.1 = 1200 кДж/м2
Rx 2 = 3.4 км Исв.2 = 1000 кДж/м2
Исв. 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:
Rx 1 = 2 км Рі1 = 17100 Р/ч
Rx 2 = 4км Рі2 = 7500 Р/ч
Рі 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 Дпр.max = 0 Р.
ОЦЕНКА УСТОЙЧИВОСТИ РАБОТЫ ОБЪЕКТА К ВОЗДЕЙСТВИЮ УДАРНОЙ ВОЛНЫ ЯДЕРНОГО ВЗРЫВА
1) 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 Pф 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:
Rx 1 = 3 км Рф1 = 30 кПа
Rx 2 = 3.8 км Рф2 = 20 кПа
кПа.
Это давление является максимальным ожидаемым на объекте.
2) 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).
3) 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.
4) 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.
5) 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 Р ф lim = 10 кПа.
6) 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, Pф lim , кПа | Выход из строя при Pф max , % | При-меча-ние | |||
| Цех ширпотреба | слабое | среднее | сильное | полное | 15 |
41% |
Предел устойчивости цеха ширпотреба10 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 Rx = 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
1) 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 Р ф max , а следовательно, цех не устойчив к ударной волне. Наиболее слабый элемент – контрольно-измерительная аппаратура.
2) Возможный ущерб при максимальном избыточном давлении ударной волны, ожидаемом на объекте, приведёт к сокращению производства на 15-25 %.
3) 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.
4) 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
1) 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:
Rx 1 = 2.9 км Рф1 = 30 кПа
Rx 2 = 4.4 км Рф2 = 20 кПа
кПа.
Максимальное значение светового импульса:
Rx 1 = 3.2 км Исв.1 = 1200 кДж/м2
Rx 2 = 3.4 км Исв.2 = 1000 кДж/м2
Исв. 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.
2) 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.
3) 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.
4) Находим световые импульсы, вызывающие возгорания указанных элементов по приложению 5, в зависимости от мощности боеприпаса, элементов и их характеристики.
5) 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;
rотк = 0.7 км – вероятное максимальное отклонение ядерного боеприпаса от точки прицеливания;
Rr = 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 Исв. 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.