Методические указания

№502. Расчет параметров поражающих факторов взрыва газовоздушной смеси

Категория:

Методические указания

Дисциплина:

Защита населения

Город:

Беларусь, Минск

Учебное заведение:

БНТУ, ФИТР

Стоимость работы:

бесплатный

Оценка: 10
Объем страниц: 4
Год сдачи: 2020
Дата публикации: 27.10.2020

Фрагменты для ознакомления

Лабораторная работа № 502

Расчет параметров поражающих факторов взрыва газовоздушной смеси

Цель работы:

1. Ознакомиться с поражающими факторами взрыва.

2. Изучить методику прогнозирования последствий взрыва.

3. Определить степень разрушения зданий, сооружений, транспортных средств, оказавшихся в зоне взрыва.

4. Оценить возможные поражения людей, находящихся на открытой местности.

5. Предложить основные мероприятия по повышению устойчивости рассматриваемых объектов и обеспечению безопасности людей.

 

Теоретическая часть

Поражающими факторами взрыва являются ударная волна и тепловое излучение.

Воздушная ударная волна представляет собой область резко сжатого воздуха, распространяющуюся со сверхзвуковой скоростью во все стороны. На ее образование расходуется около 50% энергии взрыва.

Источником ударной волны является высокое давление в центре взрыва, достигающее миллиардов паскалей при ядерных взрывах. Передняя граница слоя сжатого воздуха, характеризующаяся резким увеличением давления, называется фронтом ударной волны. При достижении фронтом ударной волны какой-либо точки пространства в этой точке мгновенно повышается давление и температура, воздух начинает распространяться в ту же сторону, куда движется ударная волна. С течением времени давление снижается и через время t0 становится равным атмосферному (Р0). Дальнейшее уменьшение давления приводит к разрежению, воздух начинает двигаться в сторону взрыва, температура воздуха снижается.

Воздушная ударная волна может образоваться в результате взрыва боеприпаса либо взрыва паров легковоспламеняющихся жидкостей или газов.

Поражающее действие ударной волны определяется избыточным давлением (ΔРф), скоростным напором (ΔРск) и временем действия избыточного давления (τ).

Избыточное давление – это разность между максимальным давлением во фронте ударной волны и атмосферным давлением  ΔРф=Рф-Р0.

Скоростной напор – это динамическая нагрузка, создаваемая потоком воздуха, следующим за фронтом волны. Скоростной напор измеряется в паскалях.

Величина скоростного напора зависит от скорости воздуха за фронтом ударной волны, которая может достигать 100 м/с и более. Существенное влияние на преграду скоростной напор оказывает при давлении свыше 50 кПа (0,5 атм). Поражающее действие скоростного напора определяется временем действия избыточного давления. С увеличением мощности взрыва время действия избыточного давления увеличивается. Например, для взрывов мощностью от 10 кг до 1 Мт   τ=0.5-5 с.

Поражение ударной волной возникает в результате воздействия избыточного давления, которое воспринимается как резкий удар, и скоростного напора, который обладает метательным действием и может отбросить различные предметы на значительные расстояния.

Степень разрушения зданий и сооружений определяется, в основном, либо избыточным давлением, либо скоростным напором. Здания, имеющие большую площадь стен, разрушаются, главным образом, под действием избыточного давления. Разрушение происходит преимущественно вследствие первоначального кратковременного удара, возникающего в результате отражения ударной волны. Это происходит потому, что для обтекания ударной волной здания требуется некоторое время, а это вызывает сравнительно длительное воздействие отраженной ударной волны. Высокие сооружения с малой площадью (заводские трубы, мачты и др.) быстро обтекаются ударной волной и сжимаются со всех сторон и противоположные давления уравновешиваются. Для этих сооружений разрушающее действие ударной волны определяются, прежде всего,  действием скоростного напора воздуха.

Наиболее устойчивы к действию ударной волны подземные сооружения. Из наземных сооружений наиболее устойчивы металлические и железобетонные мосты, малоэтажные здания с прочным металлическим или железобетонным каркасом.

Общую оценку разрушений, вызванных ударной волной, производят с учетом степени разрушений зданий и сооружений. Применительно к гражданским и промышленным зданиям  степени разрушения характеризуются следующим состоянием конструкции.

Слабое разрушение – разрушаются окна и двери, легкие перегородки, частично кровля, появляются трещины в стенах верхних этажей. Здания подлежат текущему ремонту.

Средние разрушения – разрушаются встроенные элементы внутренних перегородок, окна, двери, кровля, появляются трещины не только верхних этажей, происходит обрушение отдельных участков этажей. Здания подлежат капитальному ремонту.

Сильные разрушения – разрушаются несущие конструкции и перекрытия верхних этажей, перекрытия нижних этажей деформируются, часть стен разрушается. Ремонт таких зданий нецелесообразен.

Полное разрушение  - разрушаются все основные элементы зданий.         

Степень травм, которые могут получить незащищенные люди при действии на них ударной волны, определяется величиной избыточного давления. Кроме непосредственного поражения ударной волной люди могут получить травмы от вторичных факторов – обрушения зданий, пожаров и др.

Воздействие воздушной ударной волны на незащищенных людей характеризуются легкими, средними, тяжелыми и крайне тяжелыми травмами.

Легкие поражения  наступают при избыточном давлении 20-40 кПа. Проявляются звоном в ушах, головокружением, головной болью.

Поражения средней тяжести  возникают при избыточном давлении 40-60 кПа. Проявление: вывихи конечностей, контузия головы, повреждение органов слуха, кровотечение из носа и ушей.

Тяжелые травмы возникают при избыточном давлении 60-100 кПа. Они характеризуются сильной контузией всего организма, потерей сознания, возможным повреждением внутренних органов и т.п.

Крайне тяжелые травмы возникают при избыточном давлении более 100 кПа. Могут быть получены разрывы внутренних органов, переломы костей, внутренние кровотечения и другие повреждения, которые обычно приводят к смертельному исходу.

Световое (тепловое) излучение представляет собой поток ультрафиолетового, инфракрасного и видимого излучения, на его образование используется 30% энергии взрыва.

Тепловое действие на здания и сооружения определяется энергией светового импульса. Характер воздействия на здания зависит не только от величины светового импульса, но и от времени его действия, а также от плотности, теплопроводности, цвета и толщины материала. К материалам, способным легко воспламеняться от светового излучения, относятся: горючие газы, бумага, сухая трава, солома, резина, дерево. Воспламенение материалов приводит к пожару. Пожары могут возникнуть и от вторичных факторов при избыточных давлениях в 10 кПа или более. Возгорание материалов при Uc=125 кДж/м2 или более.

В плане проведения спасательных работ пожары классифицируются по трем зонам:

  • зона отдельных пожаров - участки застройки, на территории  которых возникают пожары в отдельных зданиях;
  • зона сплошных пожаров - территория, на которой горит большинство зданий;
  • зона горения и тления в завалах, которая характеризуется задымлением и наличием токсичных газов, а также продолжительным горением.

Воздействие светового излучения на людей характеризуется причинением ожогов различной степени тяжести.

Ожоги 1-ой степени это болезненность, покраснение и припухлость кожи (80≤Uc<160 кДж/м2).

Ожоги 2-ой степени – образование пузырей (160≤Uc<400 кДж/м2).

Ожоги 3-ей степени – омертвление кожи с частичным поражением росткового слоя (400≤Uc<600 кДж/м2).

Ожоги 4-ой степени – омертвление кожи, обугливание (Uc<600 кДж/м2). 

Поражение ожогами не менее, чем 3-ей степени значительной части кожных покровов может привести к смертельному исходу.

Основные способы повышения устойчивости объектов:

1. Повышение устойчивости зданий и сооружений достигается за счет устройства дополнительных каркасов, рам, подкосов, промежуточных опор для уменьшения пролета несущих конструкций.

2. Невысокие сооружения частично обсыпаются грунтом. Высокие сооружения (трубы, вышки, башни) закрепляются оттяжками, рассчитанными на воздействие скоростного напора ударной волны.

3. Защита емкостей с ХОВ и ЛВЖ осуществляется за счет их обваловки - устройства земляного вала вокруг емкости, рассчитанного на удержание полного объема жидкости.

4. Повышение устойчивости технологического оборудования достигается в сооружении над ним специальных покрытий в виде кожухов, колпаков, зонтов и т.п., защищающих от повреждения обломками разрушающихся зданий.

5. Максимальное сокращение запасов взрывоопасных, горючих и химически опасных веществ на территории объекта.

139