Определение стойкости цеха к поражающим факторам ядерного взрыва

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ЗАПОРІЗЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ Кафедра охорони праці і навколишнього середовища Індивідуальне завдання

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:

- 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 ΔPф 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 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 цеха к воздействию ударной волны.

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 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 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 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.