Заняття 9 Стійкість роботи промислового об’єкта до ударної хвилі

Задача 4. Механічний цех розташований у промисловому будинку з металевим каркасом і бетонним заповненням стін, з поверхнею остекления близько 30 %. У цеху розташовано наступне встаткування: легкі верстати, електродвигуни герметичні потужністю до 2 кВт, підйомно-транспортне встаткування. Комунально-енергетичні мережі й транспорт: кабельні наземні електролінії, трубопроводи, поглиблені на 20 см, вантажні автомобілі. Оцінити стійкість даного об'єкта на випадок вибуху 138 т рідкого пропану на відстані 580 метрів, при необхідності запропонувати міри для підвищення стійкості.

Рішення:

Обчислимо величину надлишкового тиску ударної хвилі в місці розташування об'єкта:

- визначимо радіус дії детонаційної хвилі:

 

,

 

де r₁– радіус дії детонаційної хвилі, м;

Q – кількість вибухонебезпечної речовини, т.

 

м;

 

- визначимо радіус дії продуктів вибуху:

 

r₂ = 1,7r₁,

 

де r₂ – радіус дії продуктів вибуху, м,

 

r₂ = 1,7∙90,4 =153,7м.

 

Порівнюючи величини r₂ й r₁ з відстанню від центра вибуху до об'єкта, можна зробити висновок, що об'єкт перебуває в третій зоні – зоні дії повітряної ударної хвилі.

Обчислимо величину надлишкового тиску, для чого спочатку розрахуємо відносну величину φ:

 

 

де r₃ – відстань від об'єкта, що перебуває в третій зоні, до центра вибуху.

Потім, щоб обчислити надлишковий тиск ударної хвилі, скористаємося однієї з нижчеподаних формул, кПа:

 

якщо φ < 2 або φ = 2, то ;

якщо φ > 2, то ,

 

де ΔР_Ф – надлишковий тиск ударної хвилі, кПа.

У нашому випадку

 

φ = 1,54 < 2,

отже:

 

 

Складемо зведену таблицю, внесемо в неї характеристики елементів об'єкта (табл. 61).

 

 

Таблиця 61 – Зведена таблиця результатів оцінки стійкості об'єкта до дії ударної хвилі

Характеристики елементів об'єкта	Ступінь руйнування при ΔРф, кПа	Межа стійкості, кПа
10 20 30 40 50 60 70 80 90	ел-та	об'єкта
Будинок Промисловий будинок з металевим каркасом і бетонним заповненням стін, із площею остекления біля 30 %
Устаткування: Легкі верстати Електродвигуни герметичні потужністю до 2кВт Підйомно-транспортне встаткування
Комунально-енергетичні мережі й транспорт Кабельні наземні електролінії Трубопроводи, поглиблені на 20 м Вантажні автомобілі

Примітка: Умовні позначки:

	слабкі руйнування;		сильні руйнування;
	середні руйнування;		повні руйнування.

Занесемо у зведену таблицю умовними позначками ступеня руйнування елементів об'єкта при різних надлишкових тисках ударної хвилі. Необхідні дані можна взяти з додатку А.

Визначимо межу стійкості кожного елемента об'єкта як границю між слабкими й середніми руйнуваннями, занесемо отримані цифри в передостанній стовпець графи «Межа стійкості елементів, кПа» (табл. 61).

Серед отриманих цифр знайдемо найменшу, вона й буде межею стійкості об'єкта в цілому. Занесемо цю цифру в останній стовпець графи "Межа стійкості елементів, кПа». У даному прикладі це 12 кПа.

Критерієм (показником) стійкості об'єкта до дії ударної хвилі є значення надлишкового тиску, при якому будинку, спорудження, устаткування об'єкта зберігаються або одержують слабкі руйнування. Це ΔР_{Ф гр}– межа стійкості об'єкта. У даному прикладі ΔР_{Ф гр}=12 кПа.

 

Висновки:

1 Межа стійкості об'єкта до ударної хвилі становить 12 кПа.

2 Оскільки на об'єкт очікується максимальний надлишковий тиск 24,6 кПа, а межа стійкості об'єкта дорівнює 12 кПа, то об'єкт є нестійким до дії ударної хвилі. Нестійкими елементами є легкі верстати, будинок цеху.

3 Варто підвищити стійкість об'єкта до 25 кПа.

4 Для підвищення стійкості об'єкта пропонуються наступні заходи (додаток Б):

- для підвищення стійкості легких верстатів – надійне кріплення верстатів до фундаменту; пристрій контрфорсів, які підвищують стійкість верстатів до перекидання;

- для будинку – зміцнення несучих елементів конструкції будинку додатковими колонами й фермами; установка додаткових перекриттів, підкосів і розпірок.