Оценка инженерной и пожарной обстановки при применении современных средств поражения

При выявлении и оценке инженерной и пожарной обстановки в очаге ядерного поражения учитываются следующие положения:

1. При ядерном взрыве разрушения и выход из строя элементов инженерно-технического комплекса объектов происходят не только от воздействия ударной волны взрыва, но и от электромагнитного импульса (электронной аппаратуры, электросетей и элементов электро- и радиосистем).

2. Пожарная обстановка на ОЖДТ зависит от воздействия на сооружения и устройства как светового излучения, так и ударной волны взрыва.

3. Обстановка в очаге ядерного поражения усложняется воздействием вторичных поражающих факторов - пожаров, взрывов, затоплений, заражения местности и т.п. (Эти факторы рассматривались в главах 8-10 как основные.)

4. В связи с большим многообразием элементов инженерно-технического комплекса, находящихся на ОЖДТ, и значительными масштабами разрушений и пожаров при применении ядерных боеприпасов используется упрощенная методика прогнозирования инженерной и пожарной обстановки.

Методика прогнозирования разрушений на ОЖДТ при воздействии на сооружения и устройства ударной волны ядерного взрыва

Исходные данные для прогнозирования:

1. Местоположение центра (эпицентра) взрыва.

2.Расчетная мощность ядерного боеприпаса q, кг, и вид взрыва.

3. Характеристика основных элементов инженерно-технического комплекса объекта, определяющих их устойчивость (см. гл. 3).
Последовательность расчетов

1. На масштабную схему (карту) объекта наносят центр (эпицентр) взрыва и окружности, характеризующие зоны разрушений в очаге ядерного поражения. На границах окружностей (зон разрушений) избыточное давление во фронте ударной волны составляет 10, 20, 30 и 50 кПа (рис. 6.2).

2. На схеме (карте) выбирают основные элементы инженерно-технического комплекса, от состояния которых зависит непрерывность процесса перевозок, и с помощью нанесенных окружностей определяют ориентировочное значение избыточных давлений в районе выбранных элементов.

3. Сравнивают избыточное давление в районе выбранных зданий, сооружений и устройств ΔР_ф с табличными значениями избыточных давлений (табл. 3.3 или график уязвимости элементов рис. 8.5) и определяют степень и объемы разрушений элементов инженерно-технического комплекса.

Методика прогнозирования разрушений электро- и радиосистем при воздействии ЭМИ

Прогнозирование разрушений сводится к сравнению напряжений, допустимых в электро- и радиосистемах, с напряжениями, возникающими в них под воздействием ЭМИ.

Так как электро- и радиоаппаратура размещена в основном в зданиях или транспортных и технических средствах (электромастерские, локомотивы, электропоезда, путевые машины и т.п.), то расчет напряжений, возникающих в токоведущих элементах вследствие воздействия ЭМИ, согласуется с разрушением зданий, транспортных и технических средств ударной волной ядерного взрыва. Это согласование заключается в том, что расчеты наводимых напряжений ЭМИ производят только на расстояниях от центра взрыва, равных или превышающих радиус функционирования зданий, транспортных и технических средств. На меньших расстояниях теряется устойчивость этих элементов, а, следовательно, вместе с ними разрушаются элементы электро- и радиосистем.

Состояние линий электропередач и контактной сети также рассчитывается на действие ЭМИ на расстоянии R_ф или за пределами радиусов функционирования. Эти радиусы R_ф соответствуют пределу устойчивости линий электропередач и контактной сети при воздействии на них ударной волны.

Исходные данные для расчетов:

1. Местоположение центра (эпицентра) взрыва.

2. Расчетная мощность ядерного боеприпаса q, кт, и вид взрыва.

3. Характеристика элементов, в которых размещена электро- и радиоаппаратура (электропривод).

4. Характеристика электро- и радиосистем (протяженность горизонтальных линий и вертикальных ответвлений, м; допустимые колебания напряжений в сетях, %; коэффициент экранирования электропроводников η; рабочее напряжение U, В)

Последовательность расчетов:

1. По данным табл. 3.3 или графику уязвимости рис. 8.5 определяют предельное значение избыточного давлений (предел устойчивости), при превышении которого здания, технические средства, линии электропередач и контактная сеть получают среднее разрушение и прекращают функционировать. Для электроподвижного состава, машин и технических средств с электроприводом (не включенных в табл. 3.3) предел устойчивости определяют расчетом на опрокидывание по формуле (8.2).

2.По найденным значениям определяют соответствующие радиусы функционирования R_ф для расчетной мощности ядерного боеприпаса и принятого вида взрыва. (Используют данные прил. 1.)

3. Сравнивают значение R_ф с расстоянием R от центра взрыва до рассматриваемого здания (технического средства, ЛЭП).

Если окажется, что R< R_ф ,то разрушение электросистем произойдет вместе с элементом, в котором размещены эти системы, от ударной волны взрыва.

Если окажется, что R≥ R_ф, то производится расчет электросистем на действие ЭМИ.

4. На удалении R, м, от центра взрыва до рассматриваемого элемента определяют максимальное значение напряженностей электрических полей электросистем Е, В/м, при воздействии ЭМИ по следующим формулам.

При наземных ядерных взрывах:

для вертикальной составляющей

(11.1)

для горизонтальной составляющей

(11.2)

где q – мощность взрыва, кт.

При воздушных ядерных взрывах максимальное значение напряженности электрических полей, В/м, определяют по формулам:

для вертикальной составляющей

(11.3)

для горизонтальной составляющей

(11.4)

где К – коэффициент асимметрии, зависящий от высоты взрыва Н (табл.11.1).

Таблица. 11.1

Ориентировочные значения коэффициента асимметрии К в зависимости от высоты взрыва Н, км

5. Определяют напряжения U, В, наводимые в линиях и токопрово-дящих элементах электро- и радиосистем по формулам:

в вертикальных участках линий и токопроводящих элементах

(11.5)

в горизонтальных

(11.6)

где Е_В (Е_Г)- вертикальная (горизонтальная) составляющая напряженности электрического поля, В/м; l - длина проводника (электропроводящего элемента), м; η - коэффициент экранирования линии (элемента).

Пример 11.1. Определить состояние силовой цепи, питающей станки механического цеха электродепо, при воздействии ЭМИ.

Исходные данные: Электродепо и здание механического цеха с металлическим каркасом расположены на удалении 5,4 км от возможного центра взрыва. Расчетная мощность ядерного боеприпаса q = 1000 кт, взрыв наземный. Электропитание станков осуществляется от подстанции по подземному кабелю длиной l = 100 м. Вертикальные ответвления кабеля к электродвигателям станков составляют 1,5 м. Допустимые колебания напряжения сети ±15%, коэффициент экранирования кабеля η = 2, рабочее напряжение U_P= 380 В.

Решение:

1. По табл. 3.3 определяем предельное значение избыточного давления при превышении которого здание механического цеха получит среднее разрушение , = 30 кПа. Такое избыточное давление при наземном взрыве

1000 кт следует ожидать на удалении от центра взрыва , равном 5,3 км (прил. I). Здание электродепо удалено от центра взрыва на 5,4 км, что превышает указанное расстояние на 0,1 км. Это значит, что здание механического цеха получит слабое разрушение и находящееся в нем электрооборудование не подвергнется разрушению ударной волной.

2. Рассчитываем максимальное значение вертикальной и горизонтальной составляющих напряженности электрического поля при воздействии ЭМИ на расстоянии 5,4 км:

3. Рассчитываем максимальное ожидаемое напряжение наводок в горизонтальных и вертикальных линиях:

4. Определяем допустимое напряжение наводок:

380 +0,15·380 = 437 В.

5. Сравниваем допустимое напряжения наводок 437 В с максимально ожидаемыми напряженностями и делаем вывод, что при воздействии ЭМИ силовая цепь может выйти из строя от вертикальной составляющей электрического поля, равной 1190 В.

Аналогично могут быть проверены на воздействие ЭМИ цепи управления станков и разводящая электросеть.

Результаты расчетов используют для разработки мероприятий, повышающих устойчивость электро- и радиосистем к воздействию ЭМИ ядерного взрыва.

Методика прогнозирования и оценки пожарной обстановки при ядерном взрыве

Источником пожаров при ядерном взрыве является световое излучение, сведения о котором, а также характеристика возможных пожаров изложены в главе 6

Исходные данные для прогнозирования и оценки:

1.Местоположение центра взрыва.

2.Расчетная мощность ядерного боеприпаса q, кт, и вид взрыва.

3. Состояние пожароопасное™ на ОЖДТ: степень огнестойкости конструкций зданий, сооружений и подвижного состава; категории пожа-роопасности производств; плотность застройки территории. (Характеристики пожароопасности приведены в прил. 4.)

Последовательность расчетов:

1. Определение возможного избыточного давления и светового импульса на ОЖДТ или в районе его элементов.

2. Определение степени разрушений элементов ИТК от воздействия ударной волны.

3. Определение значений световых импульсов, которые могут вызвать возгорание материалов конструкций элементов ИТК.

4. Нанесение на схему границ зон пожаров, значений световых импульсов и анализ возможной пожарной обстановки.

5. Определение потребных сил и средств для тушения пожаров и выявления источников водоснабжения.

Пример 11.2.Определить возможную пожарную обстановку в механическом цехе вагонного депо при воздействии светового импульса ядерного взрыва.

Исходные данные: депо расположено на расстоянии 5,2 км от центра взрыва. Расчетная мощность ядерного боеприпаса q = 0,5 Мт, взрыв воздушный. Здание цеха депо: одноэтажное кирпичное без каркаса; предел огнестойкости несущих стен - 2,5 ч, чердачное перекрытие из железобетонных плит; кровля из рубероида по деревянной обрешетке; двери и оконные рамы деревянные, окрашенные в темный цвет; в цехе производится обточка колесных пар вагонов; плотность застройки на территории вагонного депо 30 %.

Решение:

1. Определяем возможное избыточное давление и световой импульс на территории вагонного депо. По таблице (прил.1) при q = 0,5 Мт и воздушном взрыве на удалении 5,2 км от центра взрыва значение 25 кПа. По табл. 6.1 определяем, что при тех же условиях значение светового импульса /■= 1200 кДж/м .

2. Определяем степень разрушения здания механического цеха по табл. 3.3 или графику уязвимости (рис. 8.5). При характеристике здания цеха, указанной в исходных данных, оно получит среднее разрушение.

3. Определяем значение световых импульсов, которые могут вызвать возгорание материалов конструкций цеха. По данным прил. 2, двери и оконные рамы (деревянные, окрашенные в темный цвет) при взрыве боеприпаса мощностью q = 0,5 Мт воспламеняются от светового импульса ~ 300 кДж/м² (используется интерполяция), а кровля из рубероида ~ 620 кДж/м².

Определяем степень огнестойкости здания цеха и категорию пожарной опасности производства. По прил.З и исходным данным определяем, что здание цеха относится ко II степени огнестойкости, а производство механического цеха (прил. 4) относится к категории пожарной опасности Д, так как в цехе производится холодная обработка деталей (обточка колесных пар) и горючие материалы не применяются

5. Анализируем возможную пожарную обстановку (иллюстрация примера представлена на рис. 11.1).

Рис. 11.1. Границы зон пожаров при воздушном взрыве ядерного боеприпаса

мощностью Ц = 0,5 Мт: 1 - зона отдельных пожаров; II - зона сплошных пожаров;

III - зона пожаров в завалах; 1 - город; 2 - вагонное депо (ОЖДТ);

Так как здание цеха может получить среднюю степень разрушения (находится за пределами избыточных давлений = 50 кПа), то оно не попадает в зону тления и горения в завалах (на рис. 11.1 - зона III).

Конструкции здания цеха воспламеняются от светового импульса 300 И 620кДж/м" при возможном импульсе на территории вагонного депо - 1200 кДж/м².

Следовательно, при ядерном взрыве возможно возгорание здания цеха.

При II степени огнестойкости (прил. 3) время от возгорания конструкций до потери их несущей способности составит: для несущих стен - 2,5 ч; для совмещенных и несущих перегородок и заполнений между стенами - 0,25 ч; для междуэтажных и чердачных перегородок - 1 ч.

Плотность застройки на территории вагонного депо составляет 30 %, следовательно, вагонное депо может оказаться в зоне сплошных пожаров (рис 11.1, зона II)

В примере зона отдельных пожаров распространяется за пределы очага ядерного поражения, на внешней границе которого избыточное давление равно ЮкПа.

На основе анализа возможной пожарной обстановки определяют потребные силы и средства для тушения пожара, выявляют источники водоснабжения, разрабатывают мероприятия по повышению огнестойкости сооружений.