НЕРЕГЛАМЕНТИРОВАННЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ТЕХНИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТЫ

Внешние воздействия на объекты рассматриваются при решении двух задач:

-оценки их негативного влияния на эффективность при функциониро­вании по назначению (оценка надежности, прочности, стойкости к внешним воздействиям);

-оценки безопасности объекта при эксплуатации для персонала и населения.

При этом рассматриваются две группы негативных факторов или воздействий:

а) нерегламентированные воздействия на технические объекты от различных источников, являющиеся инициирующими событиями для их аварий;

б) негативные факторы, формирующиеся в случае опасных явлений (в
частности, аварий технических объектов) и приводящие к ущербу для населе­ния, объектов экономики и окружающей среды.

Характеристика внешних воздействий на объекты. Человек и окружающая его среда (природная, производственная, городская, бытовая и др.) в процессе жизнедеятельности постоянно взаимодействуют друг с другом. Это взаимодействие реализуется в виде потоков энергии, вещества и инфор­мации; оно осуществляется в пространстве и во времени. Взаимодействие для рассматриваемого объекта благоприятно лишь в условиях, когда потоки энергии, вещества и информации находятся в определенных допустимых (для рассматриваемого объекта) пределах. В противном случае они являются негативными.

Взаимодействие между различными объектами осуществляется в фор­ме воздействий. В общем случае воздействие - это любые потоки вещест­ва, энергии и информации, непосредственно образующиеся в окружающей среде или возникающие в результате антропогенной деятельности. Примени­тельно к техническим объектам воздействие - это действие, направленное на какой-либо объект и определяющее его переход от одного состояния к другому, изменяющее его качество в том или ином направлении. Воздействия могут быть двух видов: целенаправленные (управляющие) и возмущающие. В теории надежности, стойкости, безопасности рассматриваются возмущающие воздействия; целенаправленные воздействия рассматриваются в теории управления.

Совокупность внешних возмущающих воздействий на технические объекты, характеризуемая их видами, частотами и силой, представляет собой условия эксплуатации этих объектов. Классификация возмущающих воздей­ствий на технические объекты приведена на рис. 5.1.

Рис. 5.1. Классификация внешних возмущающих воздействий на объекты

Возмущающие воздействия на технические объекты при их эксплуата­ции по силе и, соответственно, степени влияния на работоспособность их составных частей можно разделить на 2 группы: регламентированные и нерегламентированные. Потенциальная опасность технических объектов проявля­ется главным образом в условиях нерегламентированных воздействий.

Регламентированные, т.е. допускаемые эксплуатационной документацией, воздействия тем не менее являются причиной отказов объекта вследствие процессов старения и износа составных частей объекта. Классы внеш­них воздействующих факторов (механические, климатические и другие при­родные факторы, биологические, радиационные, факторы электромагнитных полей, факторы специальных сред, термические) в зависимости от характера воздействия на составные части объектов определены в ГОСТ В 21964-76. Характерные для определенных условий эксплуатации уровни внешних воз­действующих факторов определяют скорость деградации параметров работо­способности составных частей объекта, выход которых в некоторые моменты времени за допустимые пределы означает постепенный или параметрический отказ. Моменты отказов имеют разброс, обусловленный действием различ­ных неучитываемых факторов. Процессы старения и износа ограничивают наработку до отказа (безотказность) или до предельного состояния (ресурс), т.е. надежность объекта. Надежность составных частей объекта, важных для безопасности, является одним из факторов, влияющих на безопасность объек­та в целом.

Нсрегламснтированныс воздействия - это воздействия на объекты внешних факторов с уровнями, превышающими допустимые для нормальных условий эксплуатации (например, электромагнитные наводки, возникающие при грозовых разрядах или в процессе контрольных проверок из-за ошибоч­ных действий операторов, температура окружающей среды ниже 5 и выше 20 С). Нсрегламснтированныс воздействия кроме отказов могут также вы­звать преждевременные срабатывания объектов одноразового применения. В первом случае они ускоряют процесс деградации параметров объекта и при­ближают момент наступления его отказа (снижают наработку до отказа). При значительных уровнях воздействий отказы (поражение, разрушение) могут происходить непосредственно в процессе воздействия. К свойствам объекта, определяющим его работоспособность в условиях кратковременных нерегламентированных воздействий с высокими уровнями, относятся стойкость к внешним воздействиям, ударопрочность и др.

Нсрегламснтированныс воздействия могут быть кратковременно (поражающее действие определяют амплитудные значения параметров воздейст­вия) и долговременно (поражающее действие определяется «дозовыми» эф­фектами, т.е. накоплением повреждений) действующими. Воздействия могут быть внезапно возникающими либо дстерминированно, систематически (например, периодически или постоянно) действующими.

Источниками перегламептироваиных воздействий являются:

- окружающая среда (природные процессы и явления - низкие и высокие температуры, влажность и т.д., т.е. климатические, биологические факторы и др.);

- техносфера - удары и вибрации в процессе эксплуатации (например, при перевозке объектов), аварийные ситуации с самим объектом (авария с транспортным средством, перевозящим объекты) или другими объектами, приводящими в соответствии с «эффектом домино» к аварийным воздействи­ям на объекты;

- общество - 1) несанкционированные действия со стороны персонала или злоумышленника (нарушителя), не регламентированные нормативно-технической и конструкторской документацией или осуществляемые без разрешения на их проведение; 2) поражающие воздействия со стороны террори­стических групп в мирное время и противника в военное время или в ходе военных конфликтов.

Несанкционированные действия делятся на две группы: ошибочные и преднамеренные. Ошибочные действия - это непреднамеренное нарушение персоналом алгоритма действий, требуемого нормативно-технической и конструкторской документацией.

Различного рода нерегламентированные воздействия являются исходными событиями для аварий объектов техносферы.

По источнику возникновения и цели нерегламентированные воздейст­вия делятся на аварийные и поражающие, а также несанкционированные дей­ствия. Аварийное воздействие на объект - это нерегламентированное воз­действие, которое создается в результате попадания объекта в аварийную си­туацию и может привести к его аварии. Аварийное воздействие непосредст­венно на критичные узлы объекта называют аварийной нагрузкой.

Поражающие воздействия создаются целенаправленно для разрушения объектов при вооруженном нападении. Основными видами поражающих воздействий являются воздействие на потенциально опасные объекты обычных средств поражения (пуль и осколков).

По физической природе различают следующие виды нерегламентированных воздействий на технические объекты, которые могут привести к раз­рушению, опасным срабатываниям его составных частей, т.е. к аварии (табл. 5.1).

Нерегламентированные воздействия на технические объекты делятся на внутренние и внешние. Внутренние - это воздействия на объекты, возникающие при исходных событиях аварии (в аварийных ситуациях), включая ударные волны, реактивные струи, летящие предметы, изменение параметров среды (давления, температуры и т.п.), пожары и др.

Таблица 5.1

Виды воздействий и их причины

Внешние - это воздействие на объекты факторов природных явлений (гроз, землетрясений и т.д.) и деятельности человека (аварии на воздушном, водном и наземном транспорте, диверсии и т.п.).

Механические аварийные воздействия на транспортируемые объекты (например, упаковки с опасными грузами) реализуются в следующих аварий­ных ситуациях:

- падения упаковок с различных высот на бетонный пол, выступающие элементы конструкций при погрузке-выгрузке с помощью кранов из транспортных средств; удары при перевозках в транспортных средствах, удары о преграду при переноске краном и т.д.;

- аварии транспортных средств, перевозящих объекты, включая столкновение автомобилей между собой и с преградой при различных скоростях, железнодорожные столкновения, опрокидывание транспортных средств;

- статическое давление воды при аварийном затоплении упаковки с потенциально опасным объектом' при транспортировании водными видами транспорта, погружении подводной лодки на глубины более расчетных (например, аварии атомной подводной лодки "Комсомолец" и ряда других российских и американских подводных лодок с ядерными боевыми частями) и др.

Механические воздействия на стационарные объекты реализуются в случаях падения воздушного судна, при опасных природных явлениях, взрывах близлежащих объектов и в других ситуациях.

В нормах строительного проектирования воздействие внешней удар­ной волны для АЭС принимается равным 10 кПа от внутренних источников взрывной опасности, расположенных на территории АЭС (склады ГСМ, ресиверы водорода, станнии производства ацетилена, котельные и т.д.). При наличии (или предполагаемом размещении) на расстоянии до 5 км от АЭС внешних источников взрывной опасности давление во фронте воздушной ударной волны принимается равным 30 кПа.

В качестве параметра воздействия на атомную станцию при падении самолета принята динамическая нагрузка от удара самолета для разных типов самолетов. Характер зависимости «нагрузка/время» определяется конструкцией самолета. По мере увеличения площади ударного воздействия самолета происходит рост нагрузки, а в момент контакта двигателей с сооружением станции нагрузка достигает максимума. Момент максимума для большого самолета достигается через 200 мс после начала контакта, а для истребителя - че­рез 40 мс.

Термические воздействия реализуются при пожарах объектов или перевозящих их транспортных средств.

Электромагнитные воздействия - это непосредственное воздействие на критичные узлы потенциально опасного объекта электромагнитных полей или генерированных ими импульсных электромагнитных наводок.

Воздействия агрессивных сред - это воздействие морской воды, компонентов топлив, средств дезактивации, дегазации, дезинфекции, пожароту­шения. Реализуются при авариях, пожарах и затоплениях.

Баллистические воздействия вызываются прострелами пуль и оскол­ков. Реализуются при воздействии обычных средств поражения (попадании в потенциально опасный объект пуль или снарядов авиационных пушек, воздействии по транспортным средствам воздушной ударной волны и осколков при взрывах). Воздействия обычных средств поражения могут иметь место в следующих ситуациях: нападениях диверсионных и экстремистских групп на потенциально опасные объекты или транспортное средство с потенциально опасными объектами; ударах авиации и артиллерии в ходе внутренних и внешних военных конфликтов. Это подтверждает опыт войны в Югославии, когда авиационным ударам НАТО подверглись нефтехранилища, нефтеперерабатывающие заводы, химические и другие опасные производства.

Воздействия ионизирующих излучений - это воздействие полей нейтронов, протонов, гамма-квантов и других видов ионизирующих излучений.

Комплексные воздействия реализуются в сложных аварийных ситуа­циях, например, падение (взрыв) и пожар самолета или вертолета с объектом.

Механические нагрузки. Основными группами механических воздействий па объекты в соответствии с ГОСТ В 21964-76 являются колебания (синусоидальная и случайная вибрации, акустический шум), удар (механичсский, сейсмический и аэродинамический удары, ударная волна взрыва), уско­рение (линейное, угловое, центростремительное), механическое давление(статическое, переменное).

Основными видами механических воздействий при авариях являются линейные перегрузки и удары. Они приводят к механическим разрушениям элементов конструкций (потере работоспособности объекта при использовании по назначению, выбросу или проливу вредных веществ), инициированию взрывчатых превращений, формированию ложных сигналов в аппаратуре и помехам в каналах передачи информации, так как параметры электрорадиоизделий могут претерпевать обратимые и необратимые изменения.

Для всех объектов, движущихся с переменной скоростью (например, при столкновении или резком торможении транспортных средств) характер­ны линейные ускорения. Влияние линейных ускорений на детали конст­рукций обусловлено инерционными силами, которые могут во много раз превышать силы тяготения. Так, если на элемент с массой т в состоянии по­коя действует сила тяжести , то при наличии ускорения тот же эле­мент дополнительно подвергается воздействию силы инерции . Тогда результирующая сила составит

а результирующее ускорение

При расчетах линейные ускорения обычно считаются равными максимальному их значению за время действия либо изменяющимися по линейному закону. Отношение действующего ускорения к ускорению свободного падения п = a/g называют перегрузкой.

Ударные воздействия возникают при падениях объектов, действии ударной волны и в других случаях. В процессе удара нагрузки к элементам конструкции прикладываются в течение короткого промежутка времени. Вследствие этого возникающие ускорения элементов объектов могут достигать больших значений и вызывать различные повреждения. Интенсивность ударного воздействия зависит от формы, амплитуды и длительности ударно­го импульса.

Формой ударного импульса называется зависимость ударного ускорения от времени. Для упрощения при расчете ударных воздействий форму ударного импульса заменяют более простой, например прямоугольной, треугольной, полусинусоидальной. При замене особое внимание обращают на крутизну фронта и среза, так как от них зависит «жесткость» удара.

Механические внешние воздействующие факторы возникают также при затоплении объектов, например, гидростатическое давление и гидравлический удар. При затоплении объекта гидростатическое давление на корпус может превзойти предел его прочности и он будет раздавлен. Гидростатиче­ское давление линейно возрастает с увеличением глубины погружения. Учитывая, что вес воды объемом 1 дм³ при нормальном ускорении свободного падения g равен 1 кгс, глубине 100 м будет соответствовать гидростатическое давление 10 кгс/см². Опасным воздействием на объект при затоплении являет­ся гидравлический удар. Он реализуется, когда под действием гид­ростатического давления разрывается корпус объекта. В процессе воз­действия воды на критичные узлы возможен их срыв с мест крепления и удар о корпус.

Механизм разрушения при ударах обычно рассматривают для двух случаев:

- падения на выступающие поверхности (штыри, рельсы и т.п.), связанного с проникающими повреждениями;

- воздействия ударных перегрузок.

При падении, начиная с момента соприкосновения с преградой, на элементы конструкции объекта действуют два вида переменных во времени нагрузок: давление, приложенное к поверхности соприкосновения с преградой; инерционные силы, приложенные к каждой элементарной массе. Ука­занные нагрузки приводят к деформации или разрушению конструкции, осо­бенно в зоне соприкосновения и в узлах крепления.

Величина нагрузки зависит от массы, высоты падения, свойств преграды, положения объекта. При ударе происходит резкое изменение скоро­сти, но лишь малое изменение координат, что приводит к перегрузкам. Для их снижения упаковки потенциально опасных объектов могут оборудоваться демпфирующими основаниями.

Давление приводит к упругим, а при достижении определенных вели­чин к пластическим деформациям и, в результате, к разрушению элементов конструкции упаковки и корпуса объекта в месте соприкосновения с преградой.

При столкновении или падении объекта его составные части испытывают большие инерционные нагрузки. Действие инерционных сил проявля­ется на креплениях составных частей, приводя к срыву их с мест крепления. Величина инерционных нагрузок зависит от относительной скорости соуда­рения (высоты падения) и жесткости удара (характера преграды и площади соприкосновения с ней). Так, при опрокидывании транспортных средств пе­ревозимый объект сначала испытывают инерционные нагрузки, которые мо­гут привести к разрушению элементов крепления, а в случае разрушения по­следних происходит прямой удар. Состояние объекта зависит от прочности конструкции и величины инерционных нагрузок.

При столкновении или падении объекта его составные части испытывают большие инерционные нагрузки. Действие инерционных сил проявля­ется на креплениях составных частей, приводя к срыву их с мест крепления. Величина инерционных нагрузок зависит от относительной скорости соуда­рения (высоты падения) и жесткости удара (характера преграды и площади соприкосновения с ней). Так, при опрокидывании транспортных средств пе­ревозимый объект сначала испытывают инерционные нагрузки, которые мо­гут привести к разрушению элементов крепления, а в случае разрушения по­следних происходит прямой удар. Состояние объекта зависит от прочности конструкции и величины инерционных нагрузок.

Возможными исходами воздействия механических нагрузок на объ­екты в аварийных ситуациях являются следующие.

1)Повреждения узлов и систем объекта, которые могут привести к нарушению его работоспособности при использовании по назначению, вы­ходу (проливу, выбросу) за пределы объекта вредных веществ. Уже при па­дении объектов с высот 3м на твердую поверхность их корпуса сминаются, разрушаются узлы крепления составных частей.

2)Срабатывание устройств системы защиты и исполнительных уст­ройств объектов одноразового применения, что повышает вероятность их преждевременного срабатывания.

3)Взрыв взрывоопасного объекта.

Термические воздействия. Основными видами термических воздей­ствий являются тепловой удар (например, световое излучение взрыва) и на­грев (аэродинамический нагрев, нагрев трением и тепловым потоком, пламя).

В аварийных ситуациях с объектами термические воздействия реализуются в основном при пожарах. Пожар - это неконтролируемый процесс го­рения. Параметрами, определяющими тепловое действие пожара, являются температура T, интенсивность I и продолжительность нагрева. Другими параметрами пожаров являются площадь пожара, м², периметр пожара, м, линейная скорость распространения пожара, м/с, скорость выгорания горючих веществ и материалов, кг/с, интенсивность газообмена, кг/ , плотность задымления, кг/м³, параметры фронта распространения горения (геометрические размеры, скорость, температура) и др.

Основными типами пожаров являются:

- внутренний пожар - горение в ограниченном пространстве (помеще­нии, вагоне и т.д.),

- открытый пожар - горение не ограничено размерами строительных конструкций (природные пожары, горение открытых месторождений угля, нефтяных скважин, складов древесины, нефтепродуктов и т.д.).

Для внутреннего пожара под температурой Т понимают среднеобъемную температуру газовой среды в помещении, а для открытого пожара - тем­пературу пламени. Определяется расчетным или экспериментальным мето­дом.

Часто аварии с транспортными средствами, перевозящими опасные грузы, сопровождаются пожарами. По данным МПС за 5 лет с 1996 по 2000 г. в РФ на железной дороге зафиксировано 259 тыс. пожаров. Возможные уровни теплового воздействия на перевозимые объекты при пожарах транспорт­ных средств зависят от многих факторов: количества горючих материалов, места возгорания, конструктивных особенностей, метеоусловий и др. Анализ тепловых аварийных воздействий на транспортируемые объекты показывает, что из-за наличия на транспортных средствах большого количества горючих веществ могут возникать пожары интенсивностью 3-50°С/мин. с максимальной температурой до 1800 °С и продолжительностью до нескольких часов. Для системы «объект - упаковка - транспортное средство» по результатам опытов рассчитываются модели пожаров транспортных средств (автомоби­лей, железнодорожных вагонов, вертолетов, кораблей) в виде температурно-временных характеристик типовых пожаров. Например, при пожаре автомо­биля температура достигает 1200°С, а продолжительность пожара составляет 1,0...1,5 часа. При пожаре железнодорожного вагона среднеобъемная темпе­ратура достигает 1100°С, а продолжительность горения - 1,5...2,0 часа.

Интенсивность теплового воздействия на составные части объекта за­висит от температуры источника и среды распространения тепла, расстояния до источника, продолжительности передачи тепла, теплозащитных свойств корпуса объекта и упаковки. Результат теплового воздействия в основном определяется температурой внутри объекта, где размещены критичные к тепловым воздействиям элементы.

Существуют различные детерминированные и вероятностные модели пожаров, которые позволяют определить температурпо-времениую характеристику пожара. Математические модели можно разделить на полуэмпириче­ские, статистические, теоретические и комбинированные.

Полуэмпирйческне модели строятся на основе эмпирических зависимостей, описывающих конкретный случай пожара. Статистические (вероят­ностные) - основываю гея на многочисленных опытных данных, но имеют главный недостаток - не учитывают механизм явления тепломассопереноса. Теоретические модели позволяют качественно описать процессы передачи тепла, но слишком громоздки и сложны в вычислениях. Комбинированная модель включает замкнутую систему уравнений сохранения массы, импульса и энергии, а тсплофизичсскис и термокинетические параметры определяются путем согласования теоретических и экспериментальных данных.

С целью исследования поражающего действия пожара на упаковки с опасными грузами и проведения расчетов их теплостойкости используются модели развития и динамики пожаров различных транспортных средств - зависимости среднеобъемной температуры от времени при пожаре транс­портного средства.

Анализ теоретических исследований процессов тепло- и массообмена в условиях пожаров в помещениях показал большое многообразие теорети­ческих и экспериментальных подходов к математическому описанию (моде­лированию) данных процессов.

Пожар в закрытом помещении. Тепло на любом пожаре выделяется непосредственно в зоне горения и распространяется из нее конвекцией, лучеиспусканием и теплопроводностью. Тепло, передаваемое теплопроводностью, сравнительно невелико и, как правило, в расчетах не учитывается. Тепло, пе­редаваемое из зоны горения конвекцией, при горении жидких горючих материалов внутри помещения составляет 55 - 60 % от общего количества тепла, выделившегося при пожаре. Остальные 30-40 % тепла предаются из зоны го­рения излучением.

В общем случае развитие пожара в помещении включает следующие этапы:

1)возникновение горения (1-3 мин.);

2)рост температуры среды и зоны горения (5-10 мин.);

3)резкое возрастание среднеобъемной температуры до 250-300° С. Объемное развитие пожара, т.е. пламя, заполняет весь объем помещения (5 мин.);

4)при достижении температуры 300°С разрушается остекленение и Т резко падает, а затем из-за притока кислорода возрастает до 500-600° Сив конечном итоге достигает 800-900° С (5-10 мин.);

5)параметры пожара стабилизируются (20-25 мин.);

6) снижение интенсивности пожара из-за сгорания основной части горючих материалов (15-20 мин.);

7)догорание, тление.

Важную роль в развитии внутреннего пожара играют геометрические размеры помещения, вид и количество горючих материалов в нем. При проведении расчетов (экспериментов) задаются видом и величиной пожарной нагрузки g_n. Под пожарной нагрузкой понимают массу m всех горючих и трудногорючих материалов, приходящихся на единицу площади помещения, т.е. g_H = m/S.

Температурно-временная зависимость пожара сильно зависит от вида и величины пожарной нагрузки. Поэтому с целью унификации пожаров и упрощения вида температурно-временной зависимости вводится стандартная температурная кривая. Ее описывают любой из двух формул:

,

где Т_n - среднеобъемная температура в помещении, С, - время от начала пожара в мин., Т₀ -начальная температура среды, С.

С увеличением пожарной нагрузки время достижения максимальной среднеобъемной температуры возрастает. Эта зависимость в диапазоне вре­мен 0,15-1,22 ч и пожарных нагрузок 30-60 кг/м² описывается эмпирической зависимостью

,

Температура пожара зависит также от интенсивности газообмена. Интенсивность газообмена внутреннего пожара определяется конструктивными особенностями здания (высота, площадь проемов, их расположение, площадь пола, высота помещения), размерами пожара (его площадью). Приток воздуха в помещение, где происходит пожар, увеличивает среднеобъемную темпера­туру при одинаковых площади пола и пожарной нагрузке.

Лесные пожары. За температуру пожара принимают температуру пламени. Температура пламени открытого пожара выше среднеобъемной температуры газовой среды в помещении при внутреннем пожаре. Для открытых пожаров установлено, что доля тепла, передаваемого из зоны горения излучением и конвекцией, составляет 40-50 % от общего тепла, выделяемого при пожаре. Оставшаяся доля тепла (50-60%) идет на нагрев продуктов деления. Таким образом, 50-60 % от теоретической температуры горения горюче­го материала дадут приближенное значение температуры пламени. В среднем максимальная температура открытого пожара для горючих газов составляет 1200-1400° С, для жидкостей - 1100-1300° С, для твердых горючих материа­лов органического происхождения - 1000-1300° С. Температура открытых пожаров зависит от количества горючих материалов, скорости их выгорания и их теплотворной способности, от метеорологических условий.

Лесной пожар представляет собой стихийное аэротермохимическое явление, в рамках которого имеют место испарение свободной и связанной в органическом веществе воды, пиролиз и горение лесных горючих материалов, а также перенос энергии и веществ из зоны пожара в результате конвекции, излучения и теплопроводности. Пиролиз - расщепление при высокой темпе­ратуре сложных органических соединений на более простые.

Наиболее сильное изменение параметров состояния среды происходит во фронте лесного пожара, который распространяется с некоторой скоростью по территории, покрытой лесом. Эта скорость определяется процессами пере­носа массы и энергии, а также физико-химическими процессами - сушкой, пиролизом лесных горючих материалов (ЛГМ), горением газообразных и конденсированных продуктов пиролиза ЛГМ. Визуально фронт лесного пожара (ФЛП) наблюдается в виде светящейся зоны.

Лесные пожары по степени вовлечения фитомассы леса в процессе горения делят на:

- низовые (беглые и устойчивые);

- верховые (беглые или ураганные и устойчивые);

- подземные, торфяные (или почвенные).

При низовых пожарах горит напочвенный покров, высота пламени составляет 0,5 — 1 м и более. Температура горения живого растительною покро­ва достигает 400° С, а при горении древесного хлама - 900° С. Скорость дви­жения низового огня по ветру 0,07 - 0,3 м/с. Наиболее часто низовой лесной пожар переходит в верховой. При верховом пожаре горит не только напочвенный покров, но и кроны растущих деревьев. Огонь при таких пожарах движется быстрее, чем при низовых. Скорость движения достигает 7 м/с, температура пламени - 900° С. Верховой пожар переходит в огненный шторм, если он распространяется в условиях длительной засухи и ураганного ветра по поваленным этим ветром деревьям.

Несмотря на большое число теоретических и экспериментальных ис­следований по определению параметров лесных пожаров, не существует од­нозначной зависимости скорости распространения фронта пожара, высоты пламени, его температуры от времени. Причиной этому является невозмож­ность реально учесть изменчивость метеоусловий и однородность слоя ЛГМ.

Общими выводами из исследований лесных пожаров являются сле­дующие:

- процесс горения ограничивается запасом ЛГМ и притоком кислорода во фронт пожара;

- в отличие от классической теории горения заранее перемешанных га­зов, где профиль температуры имеет.S-образный вид (температура монотонно меняется от начальной до температуры горения), профиль температуры при лесных пожарах (как низовых, так и верховых) вследствие тепло- и массооб-мена с окружающей средой имеет вид Гауссовой кривой, что обусловлено влиянием тепловых потерь;

- ФЛП имеет сложную структуру и включает в себя зоны прогрева (тем­пература газовой среды не превышает 40° С), сушки (Г до 110° С) и приролиза ЛГМ (Гдо 530° С), а также зоны горения газообразных (температура достига­ет 1000 С) и догорания конденсированных продуктов пиролиза ЛГМ.

Воздействие обычных средств поражения. К обычным средствам поражения относятся пули стрелкового оружия, осколки снарядов и авиа­бомб. Основным параметром, определяющим их поражающее действие, явля­ется допреградная скорость поражающего элемента, зависящая от вида оружия и дальности обстрела. Основные характеристики пуль и снарядов стрелкового оружия приведены в табл. 5.2.

Таблица 5.2

Характеристики пуль и снарядов

Возможные исходы. Крупнокалиберные пули, как правило, про­никают внутрь объекта и поражают его составные части. При попадании в ВВ последнее, в случае превышения скоростью пули некоторого критическо­го значения, взрывается. В радиоэлектронной аппаратуре при прострелах мо­гут иметь место нарушения целостности жгутов и образование обходных электрический цепей, замыкание контактов ступеней предохранения, исполнительных датчиков. Следовательно, нельзя исключать и возможность преждевременного срабатывания объектов одноразового использования.

При пробитии упаковок с опасными веществами возможны их пролив или выброс.

Электромагнитные воздействия. К электромагнитным воздействи­ям относятся:

- возникающие вследствие различных причин электрические и электромагнитные наводки (помехи);

- атмосферные воздействия (грозовые разряды). Для радиоэлектронной аппаратуры объектов наибольшую опасность представляют близкие грозо­вые разряды, происходящие на удалении от них не более 3...5 км;

- электромагнитное излучение взрыва и др.

Электромагнитные воздействия по происхождению делят на электромагнитные поля техногенного и природного происхождения. Импульсные электромагнитные поля техногенного происхождения возникают в результа­те деятельности человека. К ним относятся электромагнитные поля высоко­вольтных линий электропередач, контактных сетей железных дорог, радио­передающих средств и радиолокационных станций. Электромагнитные воз­действия связаны также с ошибочными действиями персонала при техниче­ском обслуживании и проведении других видов работ с объектами.

Импульсные электромагнитные поля природного происхождения существуют независимо от человеческой деятельности - это грозовые разряды (молнии). Воздействие молнии характеризуется силой тока в разряде и длительностью разряда.

Ток молнии изменяется от единиц до сотен килоампер, длительность фронтов импульсов колеблется от десятых долей до 15 мкс, а длительность импульса достигает 10... 100 мкс. В столь же широких пределах изменяются параметры электромагнитных факторов техногенного происхождения. Так, токи короткого замыкания, возникающие при внутренних и внешних пере­напряжениях линий электропередач и контактных сетей железных дорог, достигают десятков и сотен килоампер.

Основными видами поражающего действия молнии являются механическое и электромагнитное. Механическое действие приводит к механиче­ским повреждениям в результате действия магнитных сил, связанных с большими токами, и удара, являющегося следствием быстрого расширения сильно нагретых материалов в области разряда. Длительный непрерывный ток вызывает прожигание металла и пробой диэлектриков из-за очень боль­шого наведенного потенциала, превышающего 1 MB.

Электромагнитное действие молнии, обусловленное токами рас­текания по корпусу объекта, возникновением электромагнитных наводок в соединительных линиях и цепях аппаратуры, аналогично эффектам при дей­ствии электромагнитного импульса ядерного взрыва. Оно может привести к задействованию пиросредств, ложным срабатываниям и катастрофическим необратимым отказам (пережогу, тепловым пробоям) элементов радиоэлек­тронной аппаратуры.

Для защиты от непосредственного воздействия разрядов молнии на объект (исключения механического повреждения и прогорания) проводится выявление участков вероятного поражения молнией и их расчет йа механи­ческую прочность. С целью защиты от электромагнитных полей применяют­ся следующие способы: экранирование цепей радиоэлектронной аппаратуры, использование двухпроводной схемы,' защита входных цепей, металлизация узлов потенциально опасного объекта, заземление и другие.

Поиск по сайту: