Определение стойкости цеха к поражающим факторам ядерного взрыва

12

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»

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:

Ш Механическую холодную обработку чугунных и стальных деталей;

Ш Термическую обработку стальных деталей;

Ш Сборку и наладку станков;

Ш Производство предметов широкого потребления;

Ш 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 ?Р_ф по приложению №1. Так как необходимого значения расстояния в таблице нет, делаем интерполяцию табличных данных:

R_x1 = 3 км ?Р_ф1 =30 кПа

R_x2 = 3.8 км ?Р_ф2 = 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 И_св.max.

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

R_x1 = 3.2км И_св.1 = 1200 кДж/м²

R_x2 = 3.4 км И_св.2 = 1000 кДж/м²

И_св.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:

R_x1 = 2 км ?Р_і1 = 17100 Р/ч

R_x2 = 4км ?Р_і2 = 7500 Р/ч

Р_{і 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 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 ДP_ф 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:

R_x1 = 3 км ?Р_ф1 = 30 кПа

R_x2 = 3.8 км ?Р_ф2 = 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 ДР _{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, ДPф lim, кПа	Выход из строя при ДPф 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= 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 ДР _{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:

R_x1 = 2.9 км ?Р_ф1 = 30 кПа

R_x2 = 4.4 км ?Р_ф2 = 20 кПа

кПа.

Максимальное значение светового импульса:

R_x1 = 3.2 км И_св.1 = 1200 кДж/м²

R_x2 = 3.4 км И_св.2 = 1000 кДж/м²

И_св.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;

r_отк = 0.7 км - вероятное максимальное отклонение ядерного боеприпаса от точки прицеливания;

R_r = 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 И_св.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.