Подготовка исходных данных

Основными исходными данными для прогнозирования инженерной обстановки на объектах железнодорожного транспорта являются:

• местоположение возможного центра взрыва (источника ЧС) и характеристика аварийного взрыва;

• удаление сооружений и устройств от источника ЧС и их способность противостоять воздействию воздушной ударной волны взрыва.

Характеристика аварийного взрыва и его местоположение позволяет определить значения параметров воздушной ударной волны (ΔР_ф и ΔР_ск) на удалении от центра взрыва R, т.е. в районе любого сооружения, находящегося в зоне ЧС. Такое определение параметров производят по заранее построенному графику. ΔР_ф = f(Q,R) Соответствующие значения ΔР_ск рассчитывают по формуле (3.1)

Порядок построения графиков ΔР_ф = f(Q,R) при взрывах взрывчатых материалов, горючевоздушных смесей и углеводородных газов рассмотрен в главе 3 (пример 3.1, рис. 3.6).

Способность сооружений противостоять воздушной ударной волне взрывов характеризуется их устойчивостью, которая определяется заранее экспериментально (при взрывах) или с использованием расчетов.

При подготовке исходных данных об устойчивости сооружений принято все сооружения делить на три группы (по характеру воздействия на них ударной волны).

Группа I — массивные сооружения больших размеров, имеющие соответствующий фундамент (здания различных типов, защитные сооружения, трансформаторные и тяговые подстанции, водонапорные башни и др.). Сооружения этой группы разрушаются в основном при воздействии на них избыточного давления во фронте ударной волны . Устойчивость этих сооружений достаточно хорошо исследована экспериментальным путем и с достаточной полнотой представлена в справочниках.

Группа II - элементы, быстро обтекаемые ударной волной (железнодорожный путь, подвижной состав, машины, станки, различные технические средства). Устойчивость многих элементов этой группы, имеющих разнообразные параметры, не представлена в полной мере в существующих справочниках, поэтому ее определяют путем расчета элементов на смещение, опрокидывание и отброс.

Группа III - элементы, подверженные инерционному разрушению (аппаратура связи и СЦБ, ЭВМ, электроприводы локомотивов, машин, измерительные приборы и др.). Для элементов этой группы опасны большие ускорения, получаемые ими в результате действия ударной волны. В элементах электроприборов, имеющих определенную массу и упругость, возникают силы, способные привести к внутренним повреждениям схем (отрыву припаянных элементов, разрыву соединений приборов, разрушению хрупких элементов). Устойчивость элементов третьей группы определяется расчетом на инерционное разрушение.

Определение устойчивости элементов второй группы с использованием расчетов на смещение, опрокидывание и отброс.

Принято считать, что смещение вызывает слабое разрушение, выводя из строя наиболее уязвимые части элементов (подводящие питающие кабели, пульты управления и т.п.). Опрокидывание вызывает среднее разрушение элементов в связи с деформацией опрокинутых конструкций. При отбросе происходят сильные и полные разрушения - деформируются несущие конструкции (рамы, станины, базовые детали). Поэтому элементы второй группы рассчитываются на смещение, опрокидывание и отброс по предельной величине скоростного напора. (Машины, подвижной состав и другие технические средства, имеющие ходовую часть, на смещение не рассчитываются.)

Расчеты на смещение состоят в определении предельного значения скоростного напора , Па, при превышении которого происходит смещение элемента из условия превышения смещающей силы силы трения (рис. 8.1)

(8.1)

где f - коэффициент трения (определяется по табл. 8.1);

т - масса элемента, кг;

g - ускорение свободного падения, 9,8 м/с";

С_Х - коэффициент аэродинамического сопротивления элемента (определяется опытным путем и зависит от его обтекаемости ударной волной) (табл. 8.2);

S_M- площадь Мидлева сечения обтекаемого элемента (площадь проекции элемента на поверхность, нормальную к направлению движения ударной волны), м². Для упрощения расчетов при определении Sm принимается самое неблагоприятное условие - направление движения фронта ударной волны перпендикулярно наибольшей площади элемента.

Рис. 8.1. Силы, действующие на элемент при смещении

Расчеты на опрокидывание элементов производят на основе сравнения опрокидывающего М_оп и удерживающего М_уд моментов (рис. 8.2), при этом определяется , Па:

, (8.2)

где - предельное значение давления скоростного напора, при превышении которого происходит опрокидывание элемента и он получает разрушения средней степени;

b/2 - удерживающее плечо, м;

z — плечо опрокидывания, м.

Таблица 8.1