Действие средств поражения и боеприпасов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

Новосибирский государственный технический университет

Кафедра ГДУ

Расчетно-графическое задание

Действие средств поражения и боеприпасов

Выполнила:

студентка ФЛА, Балаганский И.А.

группы МА-11

Преподаватель: Кончук Р.В.

Новосибирск 2015



1. Оценка фугасного действия

В безветренную погоду, в результате аварии на автодороге, проходящей по открытой местности, произошел разрыв цистерны, в которой находилось 8 тонн окиси пропилена. Для оценки возможных максимальных повреждений предположим, что в результате выброса в пределах воспламенения оказалось максимально возможное количество газа. Средняя концентрация окиси пропилена в образовавшемся облаке составила приблизительно 140 г/м³. В результате воспламенения произошёл взрывной режим превращения облака паров окиси пропилена.

Требуется определить параметры ударной волны на расстоянии 100 м от места взрыва, то есть вычислить образовавшееся избыточное давление, импульс фазы сжатия. А также определить вероятные степени поражения людей и степени повреждений зданий от взрывной нагрузки при аварии.

Для решения поставленной задачи необходимо воспользоваться «Методикой оценки последствий аварийных взрывов топливно-воздушных смесей» (с изменениями и дополнениями) РД 03-409-01, утвержденной Постановлением Госгортехнадзора России от 26 июня 2001 г.

Таблица 1. Исходные данные

Тип топлива	Окись пропилена (C3H6O)
Агрегатное состояние ТВС	Гомогенное (газ)
Средняя концентрация горючего вещества в смеси	Сг=0,14кг/м3
Масса горючего вещества в облаке	Мг=8000 кг
Окружающие пространство	Открытое - вид 4

Определение эффективного энергозапаса ТВС:

Если С_г>С_ст, то эффективный энергозапас горючей смеси определяется по соотношению:



Если С_г?С_ст, то :

Е_Г=2·М_Г·q_Г

Теплота сгорания находится по формуле:

q_г = 44в (МДж/кг),

где в - корректировочный параметр. Для наиболее распространенных в промышленном производстве опасных веществ (определяется из таблицы 1 Методики); окись пропилена относится к 1-му классу чувствительности - особо чувствительное вещество.

Для окиси этилена в=0,7

Тогда: q_г =44*0,7 = 3,08*10⁷ Дж/кг

Стехиометрическая концентрация вещества в смеси с воздухом:

,

где n_X - число атомов галогенов,

n_O - число атомов кислорода, n_H - число атомов водорода, n_C - число атомов углерода.

- объемная

Рассчитаем C_СТ кг/м³



Определение ожидаемого режима взрывного превращения

Окись пропилена относится к 1-му классу опасности - особо чувствительные вещества.

Окружающее пространство - открытое (вид 4).

Согласно экспертной таблице 2 (Методика «Классификация горючих веществ по степени чувствительности») данный параметр соответствует ожидаемому диапазону скорости взрывного превращения 3.

Таблица 2. Экспертная таблица для определения режима взрывного превращения

Класс горючего вещества	Вид окружающего пространства
	1	2	3	4
	Ожидаемый диапазон скорости взрывного превращения
1	1	1	2	3
2	1	2	3	4
3	2	3	4	5
4	3	4	5	6

По экспертной табл. 1.2 методики определяем ожидаемый режим взрывного превращения облака ТВС - дефлаграция, ожидаемый диапазон скорости взрывного превращения - 3.

Для диапазона - 3: дефлаграция, скорость фронта пламени 200-300 м/с.

Определение основных безразмерных параметров взрыва ТВС

Для заданного расстояния R=100 м определим безразмерное расстояние от центра облака ТВС:



P₀=101324 Па - атмосферное давление;

Найдем безразмерное давление и импульс. Степень расширения продуктов сгорания для газовых смесей: у = 7 (гомогенные).

Вычислим величины Р_Х1 и I_Х1по формулам, применяемым для случая дефлаграции газовых смесей.

Безразмерное давление:

Безразмерный импульс фазы сжатия:

Вычислим величины Р_Х2 и I_Х2 по формулам, применяемым для случая детонации газовых смесей. Безразмерное давление:

Безразмерный импульс фазы сжатия:



Окончательные значения Р_хи I_xвыбираются из условий:

P_x= min(P_X1, P_X2)= min(0,61; 0,77)=0,65;

Определение размерных величин:

Избыточное давление:

С₀ - скорость звука в воздухе, м/с.

Оценка поражающего действия

1) Вероятность повреждений стен промышленных зданий, при которых возможно восстановление зданий без их сноса, оценивается по соотношению:

,

Где Pr₁ - пробит-функция;

Фактор V₁ рассчитывается с учетом перепада давления в волне и импульса статического давления по соотношению:

По табл. 3 Методики «Связь вероятности поражения с пробит-функцией» вероятность повреждения стен промышленных зданий, при которых возможно восстановление зданий без их сноса для Рr₁ = 7,9; Р₁=99%;

2) Вероятность разрушений промышленных зданий, при которых здания подлежат сносу, оценивается по соотношению:

;

В этом случае фактор V₂ рассчитывается по формуле:

По табл. 3 Методики «Связь вероятности поражения с пробит-функцией» вероятность разрушений промышленных зданий, при которых здания подлежат сносу для Рr₂ = 5,8; Р₂ = 79% .

3) Вероятность длительной потери управляемости у людей (состояние нокдауна), попавших в зону действия ударной волны при взрыве облака ТВС, может быть оценена по величине пробит-функции:

;

В этом случае фактор опасности V₃ рассчитывается по формуле:

Безразмерное давление и безразмерный импульс задаются выражениями:



,

где m - масса тела живого организма, (при отсутствии данных принимают 70 кг);

По табл. 3 Методики «Связь вероятности поражения с пробит-функцией» вероятность длительной потери управляемости у людей при отрицательном значении пробит-функции Рr₃ = -1,9; Р₃ = 0% .

4) Вероятность разрыва барабанных перепонок у людей от уровня перепада давления в воздушной волне определяется выражением:

По табл. 3 Методики «Связь вероятности поражения с пробит-функцией» вероятность разрыва барабанных перепонок у людей

для Рr₄ = 4,2; Р₄=21%.

5) Вероятность отброс людей волной давления оценивается по величине пробит-функции:



Здесь фактор V₅рассчитывается из соотношения:

.

.

По табл. 3 Методики «Связь вероятности поражения с пробит-функцией» вероятность отброса людей волной давления при значении пробит-функции Рr₅ = -0,54; Р₅ = 0% .

Таблица 3. Связь вероятности поражения с пробит-функцией Рr

Условная вероятность поражения, %	Величина Pr
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
0	-	2,67	2,95	3,12	3,25	3,36	3,45	3,52	3,59	3,66
10	3,72	3,77	3,82	3,90	3,92	3,96	4,01	4,05	4,08	4,12
20	4,16	4,19	4,23	4,26	4,29	4,33	4,36	4,39	4,42	4,45
30	4,48	4,50	4,53	4,56	4,59	4,61	4,64	4,67	4,69	4,72
40	4,75	4,77	4,80	4,82	4,85	4,87	4,90	4,92	4,95	4,97
50	5,00	5,03	5,05	5,08	5,10	5,13	5,15	5,18	5,20	5,23
60	5,25	5,28	5,31	5,33	5,36	5,39	5,41	5,44	5,47	5,50
70	5,52	5,55	5,58	5,61	5,64	5,67	5,71	5,74	5,77	5,81
80	5,84	5,88	5,92	5,95	5,99	6,04	6,08	6,13	6,18	6,23
90	6,28	6,34	6,41	6,48	6,55	6,64	6,75	6,88	7,05	7,33
99	7,33	7,37	7,41	7,46	7,51	7,58	7,65	7,75	7,88	8,09

При взрыве цистерны, содержащей 8 тонн окиси пропилена на расстоянии 100 м от взрыва образуется избыточное давление 66 кПа и импульс волны давления составляет 2081 Па·с. Взрыв проходит в режиме дефлаграции со скоростью фронта пламени 300 м/с.

При нахождении на таком расстоянии строений или людей вероятность повреждений следующая:

А)повреждения стен промышленных зданий ,при которых возможно восстановление зданий без их сноса - 99%.

Б)Разрушения промышленных зданий , при которых здания подлежат сносу более - 79%

В)Длительная потеря управляемости у людей, попавших в зону действия ударной волны при взрыве облака ТВС - 0%.

Г) Разрыв барабанных перепонок у людей от уровня перепада давления в воздушной волне - 21%.

Д) Отброс людей волной давления - 0%.

2. Оценка теплового действия

Рассчитать интенсивность теплового излучения q, кВт/м² для «огненного шара». Провести оценку последствий после пожара «огненный шар» на расстоянии r=100м от центра. Исходные данные взять из задания 1, таблица 1. Тепловое воздействие при взрыве оказывает сильное поражающее действие. При разрушении резервуара с ЛВЖ, ГГ, СУГ выброс горючего вещества в атмосферу приводит к образованию облака. Облако смеси паров или газов с воздухом, переобогащенное горючими веществами , не способно гореть в детонационном режиме. Оно начинает гореть с внешней оболочки, горит подефлаграционному механизму и образует огненный шар.

Огненный шар - крупномасштабное диффузионное горение, реализуемое при разрыве резервуара с горючей жидкостью или газом под давлением с воспламенением содержимого резервуара. Высокотемпературные продукты горения светятся и излучают тепловую энергию, что может стать причиной ожогов кожных покровов людей, находящихся на опасных расстояниях. Огненный шар зарождается в момент контакта облака с источником зажигания. Поднимаясь, шар образует грибовидное облако, ножка которого - восходящие конвективные потоки воздуха. Вовлекаемый воздух разбавляет и охлаждает газы. Радиационные потери также вносят свой вклад в процесс быстрого охлаждения. Горение газов и вовлеченного воздуха продолжается до тех пор, пока температура не становиться меньше температуры воспламенения. Для решения поставленной задачи необходимо воспользоваться нормами пожарной безопасности «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности » НПБ-105-03. Утверждены приказом МЧС России от 18.06.2003 г. № 314.

Таблица 4. Исходные данные

Тип топлива	Окись этилена
Масса горючего вещества в облаке	m=8000кг
Расстояние от центра	r=100м

Интенсивность теплового излучения:

Интенсивность теплового излучения q, кВт·м^-2, для пожара пролива жидкости или при горении твердых материалов вычисляют по формуле:

q = E_f··F_q, где

E_f - среднеповерхностная плотность теплового излучения пламени, кВт/м²; F_q - угловой коэффициент облученности; - коэффициент пропускания атмосферы. Величину E_f определяют на основе имеющихся экспериментальных данных. Допускается для огненного шара принимать E_f равным 450 кВт/м².

Значение F_qвычисляем по формуле:

,

где Н - высота центра «огненного шара», м; D_s - эффективный диаметр «огненного шара», м; r - расстояние от облучаемого объекта до точки на поверхности земли непосредственно под центром «огненного шара», м.

Эффективный диаметр «огненного шара» D_s определяем по формуле:

D_s = 5,33·m^0,327,

где m - масса горючего вещества, кг.

Величину Н определяют в ходе специальных исследований. Допускается принимать величину H равной D_s/2.

Время существования «огненного шара» t_s определяем по формуле:

Коэффициент пропускания атмосферы ф рассчитываем по формуле:

.

Нестационарные источники теплового излучения

Изучение воздействия тепловых потоков на персонал позволило найти зависимость ожидаемой степени поражения от времени экспозиции нестационарными тепловыми импульсами. Так, вероятность достижения ожогов первой степени можно оценить по величине функции «пробит», рассчитываемой по соотношению

По табл. 3 Методики «РД 03-409-01» связь вероятности поражения с пробит-функцией Р_r

Р_r6 = 10,57; Р6=100%.

Вероятность достижения ожогов второй степени устанавливается по выражению

По табл. 3 Методики «РД 03-409-01» связь вероятности поражения с пробит-функцией Р_r для

Р_r7 = 7,27; Р₇=99%.

Смертельный исход для незащищенных специальными костюмами людей наступит с вероятностью, равной

По табл. 3 Методики «РД 03-409-01» связь вероятности поражения с пробит-функцией Р_r для

Р_r8 = 6,37; Р₈=92%.

Для персонала в защитной одежде вероятность летального исхода задана выражением



По табл. 3 Методики «РД 03-409-01» связь вероятности поражения с пробит-функцией Р_r для

Р_r9 = 5,51; Р₉=70%.

Вывод. При времени воздействия «огненного шара» на человека в течении 14с. с интенсивностью теплового излучения 39,0 к кВт/м2 вероятность поражения людей, находящимся на расстоянии 100 м от очага:

А)Вероятность получения ожогов 1 степени - 100%;

Б)Вероятность получения ожогов 2 степени - 99%;

В)Вероятность смертельного исхода людей, незащищенных специальными костюмами - 92%;

Г)Вероятность смертельного исхода людей, защищенных специальными костюмами - 70%.



Список использованной литературы

фугасный взрывной авария пожар

1. РД 03-409-01. Методика оценки последствий аварийных взрывов топливно-воздушных смесей (с изменениями и дополнениями). Утверждена Постановлением Госгортехнадзора России от 26 июня 2001г. №25

2. Балаганский И.А. Лекции по дисциплине «Средства поражения и боеприпасы »

3. Балаганский И.А, Мержиевский Л.А. Действие средств поражения и боеприпасов : Учебник.- Новосибирск: Изд-во НГТУ.- 2004. -408 с.-(Серия «Учебник НГТУ»)

4. НПБ-105-03. Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности. Утверждено приказом МЧС России от 18.06.2003 г. № 314.

5. ГОСТ Р12.3.047-98 Система стандартов безопасности труда. Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля. - Введ. 2000-01-01. - М.: стандартинформ, 2000. - 109с.

6. Гельфанд Б.Е., Сильников М.В. Взрывобезопасность / под ред. В.С. Артамонова.- СПБ: Астерион, 2006.-392 с.

Размещено на Allbest.ru

...