Визначення стійкості цеху до факторів ядерного вибуху

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

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 ВАПИАНТА 10 

• Сборочный цех – производит сборку станков-автоматов.

      Здание – массивное с металлическим каркасом и крановым оборудованием грузоподъемностью 25-50 тонн; кровля – черепица красная; пол – бетонный; двери и окна – деревянные, окрашены в темный цвет.

      Технологическое оборудование:

• мостовые 25 тонные краны;
• подъемно-транспортное оборудование;
• масляные выключатели;
• магнитные пускатели;
• электродвигатели мощностью до 2 кВт, открытые;
• электродвигатели мощностью до 2 кВт, герметические;
• контрольно-измерительные приборы.

Электроснабжение – кабельные наземные линии.

Трубопроводы – на железобетонных эстакадах.

• Направление на объект относительно центра города, В = 140°;
• Скорость среднего ветра, Vсв = 95 км/ч;
• Расстояние от центра города до цеха, Rг = 6,5 км;
• Вероятное максимальное отклонение ядерного боеприпаса от точки прицеливания (центра города), r _ОТК  = 2,5 км;
• Ожидаемая мощность боеприпаса, q = 500кт;
• Уровень радиации на 1 час после взрыва на объекте, Р1 = 350 Р/ч.

 

1 Максимальные значения  параметров поражающих  факторов ядерного  взрыва, ожидаемых  на объекте 

     1.1 Максимальное значение  избыточного давления  во фронте ударной  волны (взрыв воздушный) 

     Находим вероятное минимальное расстояние от центра взрыва: 

R_x=R_г - r_откл = 6,5 – 2,5 = 4,0 км 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис.1.1 Определение минимального расстояния до вероятного центра взрыва: 1-город; 2- объект

     Находим избыточное давление ∆Р_фmax (данные берем из [1] по приложению №1). Так как необходимого значения расстояния в таблице нет, делаем интерполяцию табличных данных: 

R_x1 = 3,4 км   ∆Р_ф1 = 40 кПа 

R_x2 = 4,2 км   ∆Р_ф2 = 30 кПа 

=

= = 32,5 кПа 

     1.2 Максимальное значение  светового импульса  (взрыв воздушный) 

      Для вероятного минимального расстояния от центра взрыва R_x=4,0 км из [1] по приложению №4 находим максимальный световой импульс И_св.max.

      Так как необходимого значения расстояния в таблице нет, производим интерполяцию табличных данных: 

R_x1 = 3,3 км   И_св.1 = 2900 кДж/м² 

R_x2 = 4,4 км   И_св.2 = 1700 кДж/м² 

=  

= = 2136,4 кДж/м² 

     1.3 Максимальное значение уровня радиации (взрыв наземный) 

      Для вероятного минимального расстояния от центра взрыва R_x = 4,0 км и для боеприпаса мощностью 500 кт, скорости ветра – 95 км/ч по приложению 12 из [1] находим максимальное значение уровня радиации. Так как интерполяцию данных по скорости ветра мы не проводим, то берем приближенное значение – 100 км/ч.

                             

Rx = 4,0 км      Pimax = 17000 Р/ч

1.4 Максимальное значение  дозы проникающей  радиации  

      Вероятное минимальное расстояние от центра взрыва: R_x = 4,0 км.

      По  приложению №9 при мощности взрыва 500 кт находим значение уровня проникающей радиации Д_пр.max = 0 Р. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

2. 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:

 

R_x=R_г - r_откл = 6,5 – 2,5 = 4,0 км 

      Затем по приложению 1 находим избыточное давление ΔP_ф на расстоянии 4,0 км для боеприпаса мощностью q = 500 кт при наземном взрыве (менее благоприятном). Так как необходимого значения расстояния в таблице нет, производим интерполяцию данных:

R_x1 =3,6 км    ∆Р_ф1 = 40 кПа 

R_x2 = 4,4 км   ∆Р_ф2 = 30 кПа 

=  

= = 35 кПа 

     Это давление является максимальным ожидаемым на объекте.

2. Выделяем основные элементы сборочного цеха и определяем их характеристики. Основными элементами цеха являются: здание, в технологическом оборудовании – мостовые краны; в комунально-энергетических –  электросеть и трубопровод. Их характеристики берём из исходных данных и записываем в сводную таблицу результатов оценки      (табл. 1.1).
3. По приложению 2 находим для каждого элемента цеха избыточные давления, которые вызывают слабые, средние, сильные и полные разрушения. Так, здание цеха с указанными характеристиками получит слабые разрушения при избыточных давлениях 20-30 кПа, средние – 30-40 кПа, сильные – 40-50 кПа, полные – 50-70 кПа. Эти данные отражаем в  таблице по шкале избыточных давлений условными знаками.

      Аналогично  определяем и вносим в таблицу  данные по всем другим элементам цеха.

4. Определяем предел устойчивости каждого элемента цеха – избыточное давление, вызывающее средние разрушения. Здание цеха имеет предел устойчивости к ударной волне 30 кПа, краны и крановое оборудование – 30 кПа, подъемно-транспортное оборудование – 50 кПа, масляные выключатели – 20 кПа, магнитные пускатели – 30 кПа, электродвигатели мощностью до 2 кВт, открытые – 40 кПа, электродвигатели мощностью до 2 кВт, герметические – 50 кПа, контрольно-измерительная аппаратура – 10 кПа, кабельные наземные линии – 30 кПа, трубопроводы на металлических или железобетонных эстакадах – 30 кПа
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 сборочного цеха ΔP _{ф lim}  = 10 кПа.
6. Определяем по отдельной методике степень разрушения элементов цеха при ожидаемом максимальном избыточном давлении и возможный ущерб (процент выхода из строя производственных площадей и оборудования). Результаты сводим в таблицу 2.1

 
 
 
 

 

Таблица 2.1

Результаты  оценки устойчивости сборочного цеха к воздействию ударной волны

 

                  Слабые разрушения      Сильные разрушения

                  Средние разрушения     Полные разрушения 
 

 

      7)   Анализируем результаты  оценки и делаем выводы и  предложения по повышению устойчивости  цеха к ударной волне ядерного  взрыва: сборочный цех может оказаться у границы зон средних и сильных разрушений очага ядерного поражения с вероятным максимальным избыточным давлением ударной волны 35 кПа, а предел устойчивости сборочного цеха к ударной волне 10 кПа, что меньше  ΔP_ф max, и, следовательно цех не устойчив к ударной волне; наиболее слабый элемент – контрольно-измерительная аппаратура. Возможный ущерб при максимальном избыточном давлении ударной волны, ожидаемом на объекте, приведет к сокращению производства на        10-20%. Так как ожидаемое на объекте максимальное избыточное давление ударной волны 35 кПа, а пределы устойчивости большинства элементов цеха менее 35 кПа, то целесообразно повысить предел устойчивости сборочного цеха до 35 кПа. Для повышения устойчивости сборочного цеха к ударной волне необходимо: повысить устойчивость здания цеха устройством контрфорсов, подкосов, дополнительных рамных конструкций; уязвимые узлы кранов и кранового оборудования закрыть защитными кожухами, установить дополнительные колонны кранов; кабельные линии электроснабжения, а также трубопроводы проложить под землей.