Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ
Кафедра БП и ЖД
«Проверен»
Руководитель КР
Карташев В.А
(степень, Ф.И.О.)
_____________
(подпись, дата)
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине:
Защита в чрезвычайных ситуациях
на тему:
«Оценка устойчивости элементов авиапредприятия в чрезвычайных ситуациях»
Вариант №1
Курсовую работу выполнила
студентка Амосова А.В.__
группы БТП 5 -2___________
_________________________
(подпись, дата)
Москва 2013
Ведение
Человечество на протяжении всей своей истории постоянно подвергается воздействию катастроф. Они уносят тысячи человеческих жизней, наносят колоссальный экономический ущерб, разрушают ценности, создававшиеся годами, десятилетиями, веками. Серьезный материальный ущерб наносят природные катаклизмы (наводнения ураганы, землетрясения и др.), влекущие разрушения транспортных магистралей, коммуникационных сетей, объектов промышленного и социального назначения. Развернувшаяся в 20 веке беспрецедентная по масштабам инженерная деятельность, вызванные ею изменения природной среды резко увеличили вероятность возникновения чрезвычайных ситуаций (ЧС) техногенного и природного характера. Растущие затраты на ликвидацию последствий ЧС, восстановление разрушенных объектов, компенсацию косвенного материального ущерба представляют серьезную угрозу экономического развития страны. Например, стоимость катастрофы на Чернобыльской АЭС по некоторым оценкам превысила 14 млрд. руб. Вместе с тем, развитие экономики государства имеет решающее значение для жизнедеятельности его граждан, поскольку, в конечном счете, обеспечение всех элементов национальной безопасности – оборонной, экологической, информационной, внешнеполитической и др. - зависит от экономических возможностей страны.
Проблемы повышения устойчивости функционирования экономики и её отдельных объектов возникла в конце 19 века и рассматривалась, в основном, как проблема защиты населения в ходе войны. По мере совершенствования производительных сил и средств вооруженной борьбы значимость приобретали вопросы защиты экономики. В 1994 году с принятием федерального закона «о защите населения и территории от ЧС природного и техногенного характера» сущность устойчивости функционирования объекта экономики была пересмотрена: в качестве основной поставлена задача защиты жизни людей.
Сложность и масштабность проблемы обеспечения безопасности населения и окружающей среды в ЧС и необходимость ее решения органами государственной власти и управления всех уровней обуславливается тем, что в России насчитывается около 45 тысяч опасных объектов различного типа и ведомственной принадлежности. Наибольшую опасность представляют радиационные и транспортные аварии, аварии с выбросом химически и биологически опасных веществ, взрывы, пожары, гидродинамические аварии, аварии на энергетических системах и очистных сооружений. В зонах непосредственной угрозы жизни и здоровью в случае возникновения техногенных ЧС проживает около 80 млн. человек, т.е. 55% населения страны. Задача государства – заблаговременно проводить мероприятия, повышающие сопротивляемость ОЭ и отдельных его элементов к воздействию поражающих факторов ЧС природного, техногенного и военного характера.
Таблица 1.
Воздействие ударной волны на элементы авиапредприятия (АП).
|
№№ п/п |
Элементы АП |
Краткая хар-ка элементов |
Разрушения при ∆Рф (кПа) |
|||
|
Слабые |
Средние |
Сильные |
Полные |
|||
|
1 |
Транспортные самолёты |
Реактивные |
13 |
20 |
40 |
55 |
|
2 |
Вертолёты, самолёты |
Поршневые |
7 |
10 |
12 |
15 |
|
3 |
Склад ГСМ |
Полевое хранилище |
20 |
40 |
60 |
100 |
|
4 |
Топливозаправщик |
На базе грузового автомобиля |
20 |
40 |
50 |
60 |
|
5 |
КДП |
ж/б сооружение |
8 |
20 |
40 |
60 |
|
6 |
Склад ИТС |
Кирпичное здание |
10 |
20 |
30 |
40 |
|
7 |
Узел связи |
Кирпичное здание |
8 |
15 |
25 |
35 |
|
12 |
Трансформ.подстанция |
Кирпичн.сооружение |
10 |
20 |
40 |
60 |
|
22 |
Здание аэропорта |
Согласно вариантам задания |
||||
|
23 |
Здание АТБ |
|||||
|
24 |
Гостиница |
|||||
|
25 |
Здание технич. бригад |
Данные для расчёта характеристик элементов АП.
- сила землетрясения, баллы - 6,0
- скорость ветра V, м/с - 37
- запас топлива: - Q, т - 2000
- L, м - 1700
- световое излучение: - U1, кДж/м2 - 300
- q, кт - 20
- характеристики зданий:
- аэропорт: - конструкц./матер. - бк/кир
- выс., м /сейсм. - 20/с
- АТБ: - конструкц./матер. - к/жб
- выс., м /сейсм. - 8/с
- гостиница: - конструкц./матер. -к/кир
- выс., м /сейсм. - 7/с
- техн. бриг. - конструкц./матер. - бк/дер
- выс., м /сейсм. - 5/нс
бк – бескаркасная конструкция
к – каркасная конструкция
с – сейсмостойкое здание
нс – несейсмостойкое здание
дер – дерево
жб – железобетон
кир – кирпич
Данные для расчёта инерционного разрушения.
- самолёт: - G = 17
- d = 7,0 м
- b = 23 м
- h = 3,0 м
- z = 2,7 м
- аппаратура: - G= 20
- b = 0,24 м
- h = 0,40 м
- аДОП = 100 м/с2
- грузовой контейнер: - G = 5
- b = 2,0 м
- h = 2,0 м
b – ширина
h – высота
L – плечо
z – плечо
аДОП – допустимое ускорение
G
Расчётная часть.
Экспериментально установлена зависимость между интенсивностью землетрясения J в баллах 12- ти балльной шкалы, вызывающей определенную степень разрушения зданий и сооружения, и степенью разрушения зданий и сооружений от воздействия ударной волны, определяемой величиной избыточного давления Рф.
Рис.1
Из рисунка видно что при землетрясении J = 6,0 балла избыточное давление во фронте ударной волны Рф1= 10 , [кПа]
При ураганах характер разрушения зависит от скорости ветра V, создающего скоростной напор воздуха ∆Рск. Зависимость скоростного напора от скорости ветра ∆Рск = f(V) представлена на рис 2(а). Для определения избыточного давления ∆Рф ударной волны, соответствующей воздействию ураганного ветра, следует принять следующее допущение: ураганный ветер создает избыточные давления, значения которых на много меньше, чем при взрывах. Однако, продолжительность порыва ветра, воздействующего на объект, значительно больше, чем при взрыве. Поэтому можно воспользоваться зависимостью
∆Рф = f(∆Рск),
график которой приведен на рис. 2(б).
Таким образом, устойчивость элементов объекта экономики при воздействии ударной волны, независимо от ЧС, которая вызвала этот поражающий фактор, оценивается воздействием на эти элементы избыточного давления во фронте ударной волны ∆Рф.
Рис. 2(а) Рис. 2(б)
Из рисунка 2(а) видно, что при V = 37 (м/с), скоростной напор создаёт давление, равное ∆Рск = 0,5 кПа. Далее из рисунка 2(б) находим избыточное давление во фронте ударной волны ∆Рф2 = 9 кПа.
L = 1700 (м), от АП, рассчитываем значение избыточного давления ударной волны Рф3, которое создается на АП при взрыве ГВС.
При взрыве газовоздушной смеси (ГВС) образуется очаг взрыва, в котором принято выделять три круговые зоны: зону детонационной волны (бризантного действия), зону действия продуктов взрыва, зону воздушной ударной волны, в которой формируется фронт ударной волны, распространяющийся над поверхностью земли. Избыточное давление в зоне воздушной ударной волны Рф рассчитывается по формуле:
Рф3 = = = 15,7 [кПа]
где r = 0,24(L/R) = 0,24(1700/198,4) = 2,057 , – безразмерный радиус ударной волны, который зависит от расстояния L от центра взрыва до рассматриваемой точки.
где R = 0,9 * 17,5 * = 0,9 * 17,5 * = 198,4 [м] – радиус зоны детонационной волны. Данная величина зависит от количества взрывчатых компонентов.
Сравнивая значения Рф1, Рф2, Рф3, выбираем наибольшее из них Рф3 = Рфmax и по этому максимальному значению в дальнейшем будем вести оценку устойчивости элементов АП.
Рф = Kp*Kн*Кк*Км*Кс*Кв
где Кр – коэффициент степени разрушения
Кн – коэффициент назначения зданий
Кк – коэффициент конструкции зданий
Км – коэффициент материала зданий
Кс – коэффициент сейсмостойкости зданий
Кв – коэффициент учитывающий высоту зданий. Рассчитывается по формуле Кв =
Аэропорт:
Кн = 14; Кк = 1,0; Км = 1,5; Кс = 1,5; H = 20 [м]; Кв = = 0,8
Полные Рф = 1*14*1*1,5*1,5*0,8 = 25 [кПа]
Сильные Рф = 0,87*14*1*1,5*1,5*0,8 = 22 [кПа]
Средние Рф = 0,56*14*1*1,5*1,5*0,8 = 14 [кПа]
Слабые Рф = 0,35*14*1*1,5*1,5*0,8 = 8,82 [кПа]
АТБ:
Кн = 23; Кк = 2; Км = 2,0; Кс = 1,5; H = 8[м]; Кв = = 0,9
Полные Рф = 1*23*2*2*1,5*0,9 = 124 [кПа]
Сильные Рф = 0,87*23*2*2*1,5*0,9 = 108 [кПа]
Средние Рф = 0,56*23*2*2*1,5*0,9 = 70 [кПа]
Слабые Рф = 0,35*23*2*2*1,5*0,9 = 44 [кПа]
Гостиница:
Кн = 23; Кк = 2; Км = 1,5; Кс = 1,5; H = 11 [м]; Кв = = 0,9
Полные Рф = 1*23*2*1,5*1,5*0,9 = 93 [кПа]
Сильные Рф = 0,87*23*2*1,5*1,5*0,9 = 81 [кПа]
Средние Рф = 0,56*23*2*1,5*1,5*0,9 = 52 [кПа]
Слабые Рф = 0,35*23*2*1,5*1,5*0,9 = 33 [кПа]
Здание технических бригад:
Кн = 23; Кк = 1; Км = 1; Кс = 1; H = 5 [м]; Кв = = 1
Полные Рф = 1*23*1*1*1*1 = 23 [кПа]
Сильные Рф = 0,87*23*1*1*1*1 = 20 [кПа]
Средние Рф = 0,56*23*1*1*1*1 = 13 [кПа]
Слабые Рф = 0,35*23*1*1*1*1 = 8, [кПа]
Также в сводную таблицу для оценки устойчивости занесены значения пределов устойчивости ∆Рфlim каждого элемента и АП в целом. Пределом устойчивости каждого элемента АП считается величина ∆Рф при которой элемент получает слабые и средние разрушения, т.е. граничное значение ∆Рф между диапазоном слабых и средних разрушений. Пределом устойчивости АП в целом является наименьшее значение предела устойчивости одного из основных элементов.
Здание аэропорта, здание АТБ и гостиница обладают запасом устойчивости и не требуют мер по её повышению. Наиболее подверженными элементами АП к воздействию ударной волны являются поршневые самолёты и вертолёты, здание технических бригад и узел связи. Все они имеют предел устойчивости ниже 20 кПа. Эти элементы АП требуют увеличения конструктивной прочности, за счет использования более прочных материалов. Их если позволяет планировка АП, можно поместить ближе к хорошо укрепленным элементам АП, а так же рядом с возвышенностями и густой лесопосадкой. Рекомендуется применить дополнительную защиту на не прочных местах зданий: окнах, двери, крыши.
Защиту от ударной волны требует и узел связи, его так же можно вынести дальше от открытых и слабо защищенных площадей. Можно применять насыпи и использовать металлические или деревянные подпорки.
Предполагается, что данные рекомендации увеличат устойчивость наиболее слабых элементов АП и, соответственно предел устойчивости АП в целом увеличится примерно до 20 кПа.
∆Рф lim смещ., при котором незакрепленный грузовой контейнер, расположенный на перроне АП, не смещается.
Повреждения, получаемые элементами объекта при воздействии ударной волны, зависят от их формы. На смещение рассчитываются объекты, быстро обтекаемые ударной волной. Смещение оборудования может привести к слабым, а в ряде случаев к средним разрушениям. Степень разрушения оборудования резко повышается, если оно отбрасывается на некоторое расстояние, сопровождаемся ударами о другие предметы и вызывает дополнительные разрушения. Наибольшую опасность при воздействии ударной волны представляет скоростной напор воздуха ∆Рск, движущегося за фронтом ударной волны.
Дано:
Расчет: ∆Рск = = 2,4 * 10 [Па]
По величине ∆Рск, используя график (рис 3), определяем предельное значение избыточного давления ∆Рфlim см =22 [кПа], при котором контейнер не смещается.
Рис 3
Высокие элементы оборудования (башенные краны, вертикальные колонны, трубы, опоры ЛЭП, самолёты на стоянках и т.п.) при действии ударной волны могут опрокидываться.
Дано:
Расчет: ∆Рск = = = 1,3 * 10[Па]
Рис. 4
По величине ∆Рск, используя график (рис. 4), определяем предельное, избыточное давление, при котором самолёт опрокидывается:
∆Рфlim = [кПа]
Для некоторых видов оборудования, измерительных приборов и аппаратуры, имеющих чувствительные элементы, опасными будут большие ускорения, приобретаемые этими элементами при действии ударной волны. Обладая определённой массой и упругостью (при установке их на амортизаторах), элементы будут испытывать воздействие инерционных сил, которые могут привести к внутренним повреждениям схемы (отрыву припаянных деталей, разрыву соединительных проводов, разрушению хрупких элементов). Инерционные разрушения могут быть приравнены к сильной степени разрушений.
Расчет: ∆Рлоб. = = 20,8 * 10 [Па]
Допустимые перегрузки для каждого конкретного изделия обычно приводятся в технических условиях на его изготовление. Они зависят от специфики эксплуатации аппаратуры и вида техники, на которой она устанавливается.
По значению ∆Рлоб., пользуясь графиком зависимости избыточного давления ударной волны ∆Рф от избыточного лобового сопротивления ∆Рлоб, (Рис 4), определим предельное значение избыточного давления ударной волны ∆Рф lim инерц., при котором оборудование ещё не получит инерционного разрушения.
Рис. 4
Из рисунка 4 видно, что при ∆Рлоб = 20,8 * 10 [Па], предельное значение избыточного давления ударной волны ∆Рф lim. Инерц.= 17, [кПа].
Таблица 3.
Воздействие светового излучения на возгораемые материалы.
|
Группа возгораемых материалов |
Наименование материалов |
Возгорание при U (кДж/м2) |
|
|
q = 10 кт |
q = 20 Мт |
||
|
1 |
Бумага, сухая трава, сухая стружка |
180 |
300 |
|
2 |
Шторы, одежда тёмная, потемневшая сухая древесина |
250 |
400 |
|
3 |
Парусина, картон, толь, одежда светлая, древесина свежеструганная |
400 |
800 |
|
4 |
Брезент, сукно, прорезиненные ткани и другие трудно- возгораемые материалы |
500 |
1200 |
Рис. 5
Из рисунка 5 находим, что первая группа материалов загораются уже при импульсе в U1заж = 215 (кДж/м2), вторая группа при U2заж = 410 (кДж/м2), третья группа при U3заж = 1200 (кДж/м2), и четвертая группа при U4заж = 2000 (кДж/м2).
Из рис. 5 видно, что красная линия, которая соответствует световому импульсу в 300 кДж/м2, пересекает линии 1, и 2, которые соответствуют группам возгораемых материалов 1 и 2 (см. таблицу 3).
13. Вывод об устойчивости АП к воздействию светового излучения:
В целом наблюдается хорошая устойчивость АП к воздействию светового излучения при мощности взрыва q = 60 кт, и световом импульсе U = 300 кДж/м. Устойчивы к данным условиям административные здания, КДП и склад ИТС.
Для склада ГСМ необходимо принять меры для обеспечения защиты от светового излучения. Пересмотреть расположение, защитить кирпичными или деревянными постройками, окрашенными в светлый цвет.
Топливозаправщик необходимо обслуживать и обеспечить стояночными местами в закрытых кирпичных или деревянных ангарах. Так же контролировать наличие средств тушения на борту топливозаправщиков.
Приложение №1
|
№ п/п |
Элементы АП |
Краткая характеристика элементов |
Разрушение при Рф [кПа] |
|||
|
Слабые |
Средние |
Сильные |
Полные |
|||
|
1 |
Транспортные Самолеты |
реактивные |
13 |
20 |
40 |
55 |
|
2 |
Вертолеты, самолеты |
Поршневые |
7 |
10 |
12 |
15 |
|
3 |
Склад ГСМ |
Полевое хранилище |
20 |
40 |
60 |
100 |
|
4 |
Топливозаправщик |
На базе грузового автомобиля |
20 |
40 |
50 |
60 |
|
5 |
КДП |
ж/б сооружение |
8 |
20 |
40 |
60 |
|
6 |
Склад ИТС |
Кирпичное здание |
10 |
20 |
30 |
40 |
|
7 |
Узел связи |
Кирпичное здание |
8 |
15 |
25 |
35 |
|
8 |
Склад МТО |
Кирпичное здание |
10 |
20 |
30 |
40 |
|
9 |
Автомобили |
Грузовые |
20 |
40 |
50 |
60 |
|
10 |
Тракторы |
Гусеничные |
30 |
40 |
80 |
100 |
|
11 |
Автоцистерны |
На базе грузового автомобиля |
20 |
40 |
50 |
60 |
|
12 |
Трансформ. подстанция |
Кирпичное сооружение |
10 |
20 |
40 |
60 |
|
13 |
Распределительные устройства |
Открытые |
15 |
25 |
35 |
50 |
|
14 |
Магнитные пускатели |
Наружные |
20 |
30 |
40 |
60 |
|
15 |
Аппаратура |
Контрольно – измерительная |
5 |
10 |
20 |
30 |
|
16 |
Антенная система |
УКВ, МРМ |
30 |
40 |
50 |
70 |
|
17 |
Радиолокатор |
Обзорный |
5 |
10 |
20 |
30 |
|
18 |
Радиосистема |
Посадки |
7 |
12 |
25 |
35 |
|
19 |
Радиосистема |
Ближней посадки |
10 |
20 |
30 |
40 |
|
20 |
Компрессоры |
На шасси автомобиля |
20 |
40 |
60 |
90 |
|
21 |
Контейнеры |
Грузовые |
20 |
30 |
40 |
50 |
|
22 |
Здание аэропорта |
Железобетонное здание (бескаркасное) |
9 |
14 |
22 |
25 |
|
23 |
Здание АТБ |
Железобетонное здание (монолитное) |
44 |
70 |
108 |
124 |
|
24 |
Гостиница |
Кирпичное здание (каркасное) |
33 |
52 |
81 |
93 |
|
25 |
Здание технических бригад |
Деревянное здание (бескаркасное) |
8 |
13 |
20 |
23 |
Приложение №2
|
12. |
11. |
10. |
9. |
8. |
7. |
6. |
5. |
4. |
3. |
2. |
1. |
№ п/п |
|
Здание технических бригад |
Гостиница |
Здание АТБ |
Здание аэропорта |
Трансформ. подстанция |
Узел связи |
КДП |
Склад ИТС и МТО |
Склад ГСМ |
Топливозаправщик |
Вертолеты, самолеты порш. |
Транспортные самолеты |
Элементы АП |
|
Разрушение при ∆Рф [кПа]
0 5 10 15 20 25 30 35 40 |
||||||||||||
|
|
||||||||||||
|
Полные |
Слабые |
Никакие |
Полные |
Средние |
Средние |
Средние |
Средние |
Слабые |
Слабые |
Полные |
Средние |
Характер разруш. ∆Рфmax |
|
13 |
33 |
44 |
25 |
20 |
15 |
20 |
20 |
40 |
40 |
10 |
20 |
Предел уст ∆Рфlim |
|
15 |
||||||||||||
|
Не возгор. |
Не возгор. |
Не возгор. |
Не возгор |
Не возгор |
Возгор. |
Возгор |
Не возгор. |
Не возгор. |
Не возгор |
Не возгор. |
Не возгор. |
Характер возд-ия U |
|
350 |
350 |
350 |
350 |
350 |
250 |
250 |
350 |
350 |
350 |
350 |
350 |
Предел уст. Ulim |
|
300 |
9
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
1
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
3
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
2
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
4
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
5
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
6
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
7
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
8
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
170
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
11
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
172
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
173