Примеры выполнения работы «Расчет нагрузок, создаваемых ударной волной»

Пример к заданию 1

Исходные данные:

Источник разрушения	ёмкость со сжатым газом
Начальное давление р1, МПа,	1
Объем емкости V, м3	0,5
Объект воздействия – многоэтажное кирпичное здание с остеклением
Расстояние от центра взрыва R1, м	20
Объект воздействия – приборная стойка
Расстояние от центра взрыва R2, м	25
Высота и ширина объекта a×b, м	0,9×0,6
Площадь поперечного сечения объекта S, м2	0,18
Вес объекта G, Н	300
Коэффициент трения f	0,3
Коэффициент аэродинамического сопротивления Сх	0,85

Выполнение работы

1. Взрыв емкости со сжатым газом

Тротиловый эквивалент определяется по формуле:

Работа газа при адиабатном расширении определяется по формуле:

где А – работа взрыва, МДж;

р₁ – начальное давление в сосуде, р₁ = 1 МПа;

р₂ – конечное давление, р₂=0,1× p₁ = 0,1 ·1 = 0,1 МПа;

V – начальный объем газа, V = 0,5 м³;

m – показатель адиабаты, m = 1,4.

(МДж)

(кг)

Безопасное расстояние от места взрыва для человека определяется по формуле:

R_min = 16 · q^1/3 = 16 · 0,159^1/3 = 8,660 (м)

Безопасное расстояние от места взрыва для жилой застройки определяется по формуле:

R_min = 5 · q^1/2 = 5 · 0,159^1/2 =1,991 (м)

2. Избыточное давление при взрыве емкости со сжатым газом

Избыточное давление при взрыве емкости определяется по формуле:

где q – тротиловый эквивалент, q = 0,159 кг;

R – расстояние от центра взрыва, м.

Для здания: R₁ = 20 м

(кПа)

Для приборной стойки: R₂ = 25 м

(кПа)

3. Степень разрушения объекта воздействия

Степень разрушения объекта воздействия (здания, сооружения и т.д.) оценивается по критерию оценки физической устойчивости (сильное, среднее, слабое), а объекты воздействия (оборудование, установки и т.д.) – по критерию опрокидывания и смещения:

Наименование объекта воздействия	Разрушение
	слабое	среднее	сильное
	Избыточное давление, кПа
Многоэтажное кирпичное здание с остеклением	8...10	10...20	20...30

Исходя из данных, можно сделать вывод, что степень разрушения объекта воздействия (многоэтажного кирпичного здания с остекленением) соответствует «слабому разрушению», это означает, что при воздействии данной ударной волны элементы производственного комплекса получают повреждения, при которых они могут быть восстановлены в короткие сроки.

4. Степень опрокидывания или смещения приборной стойки

Скоростной напор взрыва определяется по формуле:

где р_изб – избыточное давление во фронте ударной волны наземного взрыва,

р_изб = 1,934 кПа;

р₀ – начальное атмосферное давление, р₀ = 101 кПа

(кПа)

Допустимый скоростной напор взрыва при опрокидывании приборной стойки определяется из соотношения:

где а – высота объекта, а = 0,9 м;

b – ширина объекта, b = 0,6 м;

G – вес объекта, G = 300 Н;

С_х – коэффициент сопротивления, С_х = 0,85;

S – площадь поперечного сечения, S = 0,18м².

(кПа)

Так как 0,0132 кПа < 2,941 кПа, т.е. Р_ск < Р , то можно сделать вывод, что в данном случае не произойдет опрокидывание приборной стойки.

Допустимый скоростной напор взрыва при смещении приборной стойки определяется из соотношения:

где f - коэффициент трения, f = 0,3;

G – вес объекта, G = 300 Н;

С_х – коэффициент сопротивления, С_х = 0,85;

S – площадь поперечного сечения, S = 0,18 м².

(кПа)

Так как 0,0132 кПа < 0,588 кПа, т.е. Р_ск < Р , то можно сделать вывод, что в данном случае так же не произойдет смещение приборной стойки.

Вывод: степень разрушения объекта воздействия соответствует «слабому разрушению», это означает, что при воздействии данной ударной волны элементы производственного комплекса получают повреждения, при которых они могут быть восстановлены в короткие сроки. В данном случае не произойдет опрокидывание и смещение приборной стойки.

Пример к заданию 2

Исходные данные:

Источник разрушения	воздушный ядерный взрыв
Тротиловый эквивалент q, МПа,	2
Объект воздействия – многоэтажное кирпичное здание с остеклением
Расстояние от центра взрыва R, м	4000
Объект воздействия – приборная стойка
Расстояние от центра взрыва R, м	4050
Высота и ширина объекта a×b, м	2×0,5
Площадь поперечного сечения объекта S, м2	0,4
Вес объекта G, Н	200
Коэффициент трения f	0,4
Коэффициент аэродинамического сопротивления Сх	0,85

Выполнение работы