Визначення стійкості цеху до вражаючих факторів ядерного вибуху

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»

 

 

 

 

 

 

Виконала: студентка гр. ЕА – 427

Дорошенко А.І.

Прийняв:

Денщиков О. Є.

 

 

 

 

 

 

 

 

2011р.

 

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

 

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 = 5,9 км;
• Ожидаемая мощность боеприпаса q = 200 кт;
• Вероятное максимальное отклонение ядерного боеприпаса от точки прицеливания (центра города) r _отк = 1.2 км;
• Скорость среднего ветра V св = 60 км/ч.
• Азимут на объект относительно центра города, В = 45 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:

 

 

 

Находим избыточное давление ∆Р_ф по приложению №1. Так как необходимого значения расстояния в таблице нет, делаем интерполяцию табличных данных:

 

R_x1 = 3,8 км ∆Р_ф1 =20 кПа

 

R_x2 = 4.9 км ∆Р_ф2 = 15 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_x1 = 4.6 км И_св.1 = 200 кДж/м²

R_x2 = 5.5 км И_св.2 = 160 кДж/м²

И_св.max = 196.56 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 – 60 км/ч по приложению 12. Так как необходимого значения в таблице нет, делаем интерполяцию табличных данных:

 

R_x1 = 4 км ∆Р_і1 = 7500 Р/ч

 

R_x2 = 6 км ∆Р_і2 = 4750 Р/ч

 

Р_{і max}= 6956 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

 

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 ΔP_ф на расстоянии 4.7 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_x1 = 4.4 км ∆Р_ф1 = 20 кПа

 

R_x2 = 5.5 км ∆Р_ф2 = 15 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 ΔР _{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 механического цеха к воздействию ударной волны ядерного взрыва.

Наиме- нование цеха	Элементы цеха и их краткая характеристика	Степень разрушения при ∆Р, кПа				Предел устойчи-вости, ΔPф lim, кПа	Выход из строя при ΔPф 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= 4.7 км 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.

 

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 ΔР _{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 16.11 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 4.7 км для боеприпаса мощностью кт при воздушном взрыве.

Избыточное  давление во фронте ударной волны:

 

R_x1 = 4.4 км ∆Р_ф1 = 20 кПа

 

R_x2 = 5.5 км ∆Р_ф2 = 15 кПа 

 

.кПа

 

Максимальное  значение светового импульса:

И_св.max = 560 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