Повышение устойчивости объектов экономики к воздействию ударных волн - это комплекс мер, направленных на повышение прочности и устойчивости зданий и сооружений к воздействию взрывных волн. Это включает в себя выбор оптимального расположения объектов, усиление их конструкций, установку защитных экранов и проведение антисейсмических мероприятий.
Взрывные ударные волны возникают в результате взрывов или других мощных источников энергии, таких как ядерные взрывы, химические взрывы и т.д. Они происходят, когда газы или другие вещества быстро расширяются, создавая резкий скачок давления в окружающей среде. Этот скачок давления распространяется в виде сферической или цилиндрической ударной волны от места взрыва.
Актуальность повышения устойчивости объектов к воздействию воздушных ударных волн обусловлена тем, что взрывные ударные волны являются одним из наиболее разрушительных факторов при взрывах. Они могут вызвать значительные разрушения и привести к человеческим жертвам, поэтому важно принимать меры для защиты объектов от их воздействия.
Степень и характер поражения объектов зависит от параметров поражающих факторов источника ЧС, расстояния от объекта до эпицентра формирования поражающих факторов, технической характеристики зданий, сооружений и оборудования, планировки объекта, метеорологических условий.
Значения поражающих факторов, а также их физическая природа будут зависеть от источника ЧС.
Факторы, влияющие на устойчивость работы промышленных объектов
К внешним факторам, прежде всего, относится регион размещения. Здесь следует учитывать наиболее вероятные и опасные стихийные бедствия. Например: землетрясения, наводнения, оползни и другие.
Нельзя забывать и о метеорологических особенностях региона. Важна и социально-экономическая ситуация: состояние экономики, уровень занятости работоспособного населения, благосостояние людей.
Необходимо учитывать месторасположение объекта:
рельеф местности;
характер застройки;
насыщенность транспортными коммуникациями;
наличие потенциально опасных предприятий (радиационного, химически-, бактериологически-, пожаро-, взрывоопасных).
К внутренним факторам, влияющим на устойчивость относятся:
численность работающих;
уровень их квалификации и дисциплины;
размеры и характер объекта;
выпускаемая продукция;
характеристика зданий и сооружений;
особенности производства, применяемых технологий и материалов, веществ;
потребность в основных видах энергоносителей и воде;
наличие своих теплоэлектроцентралей (ТЭЦ) или котельных;
количество и суммарная мощность трансформаторов, газораспределительных станций и системы канализации.
На основе анализа всех факторов, влияющих на устойчивость функционирования, делается вывод о возможном влиянии поражающих факторов ЧС на жизнедеятельность объекта.
В основе оценки влияния на жизнедеятельность лежит оценка устойчивости объекта, т.е. его способность функционировать в условиях ЧС.
Расчет параметров ударной волны в зависимости от вида боеприпаса и расстояния до объекта может быть достаточно сложной задачей, требующей учета множества факторов.
- Вид боеприпаса: Разные виды боеприпасов имеют разные характеристики, связанные с энергией, массой, формой и составом. Некоторые виды боеприпасов, такие как артиллерийские снаряды или авиабомбы, имеют большую разрушительную силу, чем, например, пули или гранаты. Параметры ударной волны будут зависеть от энергии освобождаемой взрывом данного типа боеприпаса.
- Расстояние до объекта: Расстояние до объекта также имеет значительное влияние на параметры ударной волны. Взрывная волна будет наиболее разрушительной и интенсивной вблизи места взрыва, а с увеличением расстояния она будет затухать и терять энергию. Поэтому, чем ближе вы находитесь к взрыву, тем больше будут параметры ударной волны, такие как давление и скорость распространения.
Кроме этого, есть и другие факторы, которые могут влиять на параметры ударной волны, такие как окружающая среда, способность объекта поглощать энергию ударной волны и другие условия.
Для более точного расчета необходимо учитывать все эти факторы и использовать специализированные программы или моделирование, которые учитывают не только тип боеприпаса и расстояние, но и другие параметры.
Помимо вида боеприпаса и расстояния до объекта, параметры ударной волны могут зависеть от следующих факторов:
- Форма и размеры объекта: Форма и размеры объекта, на который направлен взрыв, могут влиять на способность объекта поглощать и отражать ударную волну. Например, плоские поверхности могут создавать эффект отражения ударной волны, что может привести к усилению эффекта удара.
- Плотность и состав окружающей среды: Окружающая среда, в которой происходит взрыв, может оказывать влияние на параметры ударной волны. Плотность воздуха или другой среды может влиять на скорость распространения ударной волны. Кроме того, если окружающая среда содержит газы или частицы, такие как пыль или дым, это также может влиять на параметры ударной волны.
- Высота уровня моря: Высота уровня моря или атмосферное давление также могут оказывать влияние на параметры ударной волны. На больших высотах атмосферное давление ниже, что может привести к изменению распространения ударной волны.
- Отражения и препятствия: Если ударная волна сталкивается с препятствиями или отражается от поверхностей, это может влиять на ее параметры. Отражение ударной волны может привести к ее усилению или ослаблению, что зависит от свойств отражающей поверхности.
- Время взрыва: Некоторые виды взрывов могут иметь импульсную характеристику, то есть параметры ударной волны могут изменяться со временем после взрыва. Это может быть важным фактором при расчете параметров ударной волны.
В зависимости от избыточного давления ударной волны, образуются зоны воздействия представлены в таблице 1.
Для оценки последствий столкновения воздушной ударной волны с различными зданиями проведем расчет избыточного давления различных типов взрывных устройств, и их влияние на здания. Расстояние до объекта примем от 10 до 100 м с шагом в 10 м.
Для оценки последствий разрушений зданий в случае прилёта артиллерийского снаряда необходимо еще учитывать угол его прилета, однако будем пренебрегать этими значениями. Предположим, что произошел самопроизвольный взрыв взрывчатого устройства на поверхности почвы, характеристики которых представлены в таблице 2.
Используя Microsoft Excel был проведен расчет избыточного давления воздушной ударной волны (кПа) для взрывоопасных веществ согласно
таблицы 2.
В таблице 3 представлены расчеты избыточного давления ударной волны взрывоопасных веществ в зависимости от расстояния и массы взрывчатого вещества.
Далее представлен график зависимости избыточного давления во фронте ударной волны ΔР .
Масса заряда взрывчатого вещества ручной гранаты равна в среднем около 100 г в тротиловом эквиваленте, масса заряда взрывчатого вещества противотанковой мины — в среднем около 7–8 кг в тротиловом эквиваленте.
Эти значение очень приблизительные и показывают только общий порядок цифр. В зависимости от модификации, типа и особенностей конкретных снарядов масса взрывчатого вещества внутри них может меняться.
Масса заряда взрывного устройства при теракте в метро Петербурга в 2017 году составила около 300 г в тротиловом эквиваленте. В том взрыве погибли 16 человек, пострадали ещё 103 человека.
Масса заряда взрывчатого вещества при теракте в московском метрополитене на Пушкинской площади в 2000 году равнялась 800 г в тротиловом эквиваленте. Тогда погибли 13 человек, пострадали 118 человек.
Масса заряда взрывного устройства при теракте в кафе в Петербурге, в котором 2 апреля 2023 года погиб военкор Владлен Татарский, была равна примерно 200 г в тротиловом эквиваленте.
Следует учесть, что при распространении воздушной ударной волны в тоннеле снижение давления во фронте волны с расстоянием происходит значительно медленнее, чем при взрыве в открытом пространстве. Кроме того, не следует забывать и о осколочном действии боеприпаса.
С целью повышения устойчивости объекта к воздействию ударной волны по результатам исследований разрабатывается комплекс мероприятий, который предусматривает защиту рабочих и служащих, повышение прочности зданий и сооружений, защиту ценного и уникального оборудования, повышение устойчивости технологического процесса. Эти мероприятия выполняются главным образом в мирное время.
Наиболее важной задачей является обеспечение защиты рабочих и служащих. Решается она путем укрытия личного состава в защитных сооружениях, своевременной подготовкой и проведением эвакуации и рассредоточения, а также обеспечением их средствами индивидуальной защиты. Для защиты рабочих и служащих на предприятиях строятся защитные сооружения, оборудованные необходимыми системами жизнеобеспечения. Емкость защитных сооружений должна обеспечивать укрытие наибольшей работающей смены.
Для операторов у агрегатов и рабочих у станков, технологический процесс которых не может быть остановлен, должны создаваться индивидуальные (или на небольшие группы людей) защитные сооружения, снабженные необходимыми устройствами для наблюдения и работы. В отдельных случаях в убежищах могут создаваться пульты дистанционного управления участками производства. В районах рассредоточения оборудуются противорадиационные укрытия. Все рабочие и служащие обеспечиваются средствами индивидуальной защиты.
Воздействию светового излучения подвержены все элементы инженерно-технического комплекса промышленного. объекта. Поэтому для защиты промышленного объекта от воздействия светового излучения проводятся определенные мероприятия, направленные на повышение противопожарной устойчивости.
На промышленных объектах проводятся противопожарные профилактические мероприятия как для предотвращения пожаров, так и для создания условий, затрудняющих распространение огня и облегчающих борьбу с ним в очаге ядерного поражения.
Территорию предприятия необходимо регулярно очищать от временных сгораемых сооружений и различных сгораемых отходов.
Для повышения огнестойкости деревянных конструкций применяются огнезащитная покраска и обмазка. Покраска производится краской светлых тонов. В качестве защитных покрытий используются огнестойкие краски, а также побелка, отражающая световое излучение, а для открытых деревянных конструкций применяются также известковая или суперфосфатная обмазка, глина.
К строительным мероприятиям по взрывопредупреждению и взрывозащите относятся:
1. Рациональная планировка территории предприятия;
2. Расположение на ней технологических установок, зданий и сооружений, обеспечивающее эффективное проветривание и исключающее образование зон возможного скопления взрывоопасных паров и газов;
3. Размещение зданий административного, хозяйственно-бытового назначения вне зоны опасной интенсивности воздействия взрывной волны;
4. Рациональное взаимное размещение технологических установок и производственных зданий с учётом воздействия на них взрывной волны, исключающее возможность последовательного развития аварии;
5. Использование предохранительных (легкосбрасываемых) конструкций (стёкол глухого остекления, открывающихся наружу створок оконных переплётов, дверей, ворот, легкосбрасываемых стеновых панелей и покрытий);
6. Размещение технологического оборудования на открытых этажерках и площадках.
Основная задача по взрывозащите зданий и сооружений — это определение таких конструктивных и компоновочных решений, которые в случае взрыва способствовали минимальным повреждениям.
Во взрывоустойчивых зданиях должна быть исключена возможность разрушения основных несущих и ограждающих конструкций. Допускаются повреждения конструкций случайного характера, не влияющие на их прочность, устойчивость и некоторые эксплутационные характеристики, а также требующие незначительных материальных затрат на проведение ремонтных работ.
Обеспечение взрывоустойчивости при внешних аварийных взрывах ГС, ВВ может осуществляться по двум направлениям:
снижением избыточного давления (Рф), за счёт удаления зданий операторных от потенциальных источников взрыва ГС;
повышением прочности и устойчивости конструкций к действию динамических нагрузок от воздушной волны взрыва.
При разработке оптимальных решений по обеспечению взрывоустойчивости зданий при внешних аварийных взрывах ГС рекомендуется учитывать оба указанных направления.
Полимочевина (полиурия, поликарбамид) — это толстослойное, очень эластичное монолитное покрытие, которое представляет собой пленку. Она образуется в процессе напыления высокореактивной двухкомпонентной системы на поверхность. На первый взгляд, вполне может показаться, что продукт мало чем отличается от полиуретана. Действительно, существует некоторое сходство в их строении, но полимочевина — совершенно другое покрытие, отличающееся уникальными эксплуатационными свойствами. В ее состав входят два компонента: изоцианат и смола.
Российской компанией ОО «ПОЛИМЕР ИНЖИНИРИНГ» была создана полимочевина DRAGONSHIELD — эта полимочевина является прорывом в применении технологий напыляемых эластомеров. Этот полимер ультравысочайшей прочности был специально разработан в качестве брони для сдерживания ударной волны и защиты от осколков при взрыве.
Испытания показали, что использование полимочевины DRAGONSHIELD на защищаемой поверхности значительно уменьшает или полностью исключает ущерб при взрыве или пулевой стрельбе.
Эта полимочевина имеет крайне высокий предел прочности и умеренное удлинение, превосходную прочность на разрыв и может идеально применяться в качестве защиты от взрыва и пулевой стрельбы.
Полимочевина DRAGONSHIELD исключительно устойчива к взрывным, ударным, режущим, абразивным и сдвиговым нагрузкам.
Рекордно быстрое время полимеризации: в течение 5 минут или менее набор исходных характеристик полимочевинного покрытия
Высоко производительный полимочевинный эластомер с возможностью нанесения практически любой толщиной за один проход
Одним из способов увеличения устойчивости объекта к ударным волнам является усиление конструкции. Для этого могут применяться различные методы, такие как добавление армирования, установка дополнительных опор или перекрытий, изменение материалов, используемых при конструировании, и другие. Кроме того, можно улучшить устойчивость объекта, используя специальные амортизационные материалы или устройства, которые поглощают и размещают энергию ударной волны.
Еще одним аспектом повышения устойчивости объекта к ударной волне является разработка и внедрение систем предупреждения и аварийного реагирования. Такие системы позволяют оперативно определить воздействие ударной волны на объект и принять соответствующие меры для минимизации возможного вреда. Это может включать в себя эвакуацию персонала, отключение систем и оборудования, а также вызов экстренной помощи.
Кроме того, повышение устойчивости промышленных объектов к ударным волнам может обеспечиваться проведением регулярных проверок и обслуживания. В процессе таких работ можно выявить потенциальные проблемы или слабые места объекта и принять меры для их устранения или укрепления
В целом, разработка предложений по повышению устойчивости промышленных объектов к воздействию ударной волны требует комплексного подхода, включающего анализ уязвимости объекта, усиление его конструкции, внедрение систем предупреждения и реагирования, а также проведение регулярных проверок и обслуживания. Только таким образом можно обеспечить максимальную безопасность и защиту промышленных объектов от потенциальных угроз.