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 ΔР_ф,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.