Вибухи конденсованих вибухових речовин

Параметри вибуху конденсованих вибухових речовин визначаються залежно від виду вибухової речовини, її ефективної маси, характеру підстилаючої поверхні та відстані до центру можливого вибуху. Розрахунок за визначенням надмірного тиску в заданій точці (об’єкті) виконується в два етапи: спочатку визначається зведений радіус () зони вибуху. Формула (13):

(13)

де L – відстань від центру можливого вибуху до заданого об’єкту, м.

Q – маса вибухової речовини в кг;

η – коефіцієнт, що враховує характер підстилаючої поверхні, на якій може статись вибух, див. таблиця «В»;

К_еф – коефіцієнт переведення певного виду вибухової речовини ефективно тротилу, див. таблиця «Г».

Таблиця «В»

Метал		Бетон	Грунт		Дерево
1		0,95	0,6 ... 0,8		0,6 ... 0,8

Таблиця «Г»

Вид ВР	Тротил	Тритонал	Гексоген	ТЕН	Амонал	Порох	ТНРС	Тетрил
Кеф	1	1,53	1,3	1,39	0,99	0,66	0,39	1,15

Залежно від величини зведеного радіусу надмірний тиск визначається за однією із формул. Формули (14,15):

Якщо дорівнює або менше 6,2(14)

Якщо більше 6,2(15)

Усі інші визначення і розрахунки виконувати відповідно до розділу «Послідовність виконання дослідження».

Оцінка стійкості споруд та обладнання до впливу швидкісного напору ударної хвилі

Для споруд та обладнання, які швидко обтікаються ударною хвилею (трансформатори, станки, резервуари, димові труби, опори, найбільш небезпечним є швидкісний напір повітря яке рухається за фронтом ударної хвилі. Основними параметрами ударної хвилі є: надмірний тиск у фронті ударної хвилі, швидкісний напір та тривалість фази стиснення ударної хвилі.

Наслідком впливу швидкісного напору може бути:

І. Зміщення обладнання відносно фундаменту або відкидання;

ІІ. Перекидання обладнання;

ІІІ. Ударне перевантаження тобто миттєве інерційне зруйнування елементів обладнання.

А. Оцінка стійкості елементів об’єкту до зміщення ударною хвилею

Зміщення під дією ударної хвилі може викликати слабкі, а то і середні зруйнування. Ступінь зруйнування обладнання різко підвищиться якщо воно буде відкинуте на якусь відстань з ударами об інші елементи обладнання (предмети).

Послідовність оцінки:

1. Визначити граничну величину швидкісного напору при якому не буде зміщення елементів об’єктів. Формула (16):

(16)

де f – коефіцієнт тертя, таблиця «Д»;

m – маса елементу обладнання, кг;

b – ширина елементу обладнання. мм;

h – висота елементу обладнання, мм;

C_x – коефіцієнт опору, таблиця «Е».

Таблиця «Д»

Коефіцієнт тертя між поверхнями різних матеріалів

Матеріали	f	Матеріали	f
Коефіцієнт тертя при ковзанні
Сталь по сталі	0,15	Гума по лінолеуму	0,4–0,6
Сталь по чавуну	0,3	Гума по дереву	0,5-0,8
Метал по лінолеуму	0,2–0,4	Гума по чавуну	0,8
Метал по дереву	0,6	Дерево по дереву	0,4–0,6
Метал по бетону	0,2–0,5	Шкіра по чавуну	0,3–0,5
Гума по твердому ґрунту	0,4-0,6	Шкіра по дереву	0,4–0,6
Коефіцієнт тертя коли стальне колесо котиться по:
Залізничні рейки	0,05	Кахлю	0,1
Лінолеуму	0,15–0,2	Дереву	0,12–0,15

Таблиця «Е»

Коефіцієнти аеродинамічного опру для тіл різної форми

(при  Рф менше 50 кПа)

Форма елементу об’єкта	Cx	Напрямок руху повітря
Паралелепіпед	0,85 1,30 1,60	Перпендикулярно квадратній грані Перпендикулярно прямокутні грані Перпендикулярно грані
Куб	1,60	Перпендикулярно грані
Пластина квадратна	1,45	Перпендикулярно пластині
Диск	1,60	Перпендикулярно диску
Циліндр: h – висота циліндра d – діаметр циліндра – при h : d = 1 – при h : d = 9	0,40 0,46	Перпендикулярно вісі циліндра Перпендикулярно вісі циліндра
Сфера	0,25
Напівсфера	0,30	Паралельно плоскості основи
Піраміда	1,10	Паралельно основі

2. Розрахувати силу зміщення. Формула (17):

(17)

3. Визначити силу тертя. Формула (18):

(18)

де g – прискорення вільного падіння – 9,8 м./с.

4. Через відношення величини івстановити можливість зміщення. Якщодорівнює, то зміщення не буде.

5. Визначити величину надмірного тиску при якому зміщення не відбувається. Формула (19):

(19)

6. Результати оцінки звести в узагальнюючу таблицю – див. варіант:

Елементи об’єкта	Характеристика елементів об’єкта
Трансформатор	маса – m, кг ширина – b, мм висота – h, мм опір – Cx тертя – f	15	13	15

7. Висновок (за варіантом таблиці):

– зміщення виникне при величині надмірного тиску більше 15 кПа;

– трансформатор не стійкий в роботі, оскільки при можливому надмірному тиску в 15 кПа він може бути зміщений: більше.

8. Пропозиції (за варіантом таблиці):

Для підвищення стійкості трансформатора його необхідно закріпити розтяжками, а якщо він на колесах – підставити під колеса башмаки.

Б. Оцінка стійкості елементів об’єкту до перевертання ударною хвилею

Високі елементи обладнання та будівель (баштові крани, вертикальні станки, високі прилади, обладнання хімічних виробництв) під дією ударної хвилі можуть перевертатись (звалюватися) і сильно руйнуватися.

Послідовність оцінки:

1. Визначити граничну величину швидкісного напору при якому елементи об’єкту ще не перевертаються. Формула (20):

(20)

де l – довжина елемента об’єкта, мм. Усі інші складові формули пояснені раніше.

2. Розрахувати силу зміщення. Формула (21):

(21)

3. Розрахувати момент сили зміщення. Формула (22):

(22)

3. Визначити момент сили ваги. Формула (23):

(23)

5. Через відношення величин М_с і М_в встановити можливість перекидання елементів об’єкта. Якщо М_с дорівнює або менше М_в, елемент об’єкту не перекинеться.

6. Визначити величину надмірного тиску, при дії якого об’єкт не перекинеться. Формула (24):

(24)

7. Результати оцінки звести в узагальнюючу таблицю – див. варіант

Елементи об’єкта	Характеристика елементів об’єкта	Мс	Мв
Баштовий кран	маса – m, кг опір – Cx висота – h, мм ширина – b, мм довжина – l, мм	233	220	16

7. Висновок (за варіантом таблиці):

– перекидання можливе при величині надмірного тиску більше 16 кПа;

– кран не стійкий так як при максимально можливому надмірному тиску він може перекинутись: М_с більше М_в.

8. Пропозиції (за варіантом таблиці):

Для підвищення стійкості крана до перевертання при загрозі надзвичайної ситуації, його необхідно закріпити розтяжками або частково демонтувати.

В. Оцінка стійкості елементів об’єкту до ударних перенавантажень (інерційне зруйнування)

Для деяких видів обладнання, вимірювальних приладів і апаратури, які мають чутливі елементи, великі прискорення внаслідок впливу на них ударної хвилі дуже небезпечні.

Маючи відповідну масу і потужність (зокрема при використанні амортизаторів) такі елементи обладнання набувають інерційної сили, яка може викликати внутрішні пошкодження (обрив припаяних деталей, розрив з’єднувальних дротів, зруйнування крупних та крихких деталей). Інерційне зруйнування обладнання може прирівнюватись до сильної ступені зруйнувань.

Послідовність оцінки:

1. Визначити граничну величину швидкісного напору ударного перенавантаження. Формула (25):

(25)

де – можливий надмірний тиск на території заданого об’єкту при можливих вибухах різного характеру. Визначити його можна за формулами 5,6;14,15; за таблицею «А».

2. Розрахувати час дії фази стискання у фронті ударної хвилі. Формула (26):

(26)

де – час дії фази стискання при якому не буде зміщення, в секундах;

–радіус від центру вибуху, що дорівнює відстані від центра можливого вибуху до заданого об’єкта.

3. Розрахувати імпульс надлишкового тиску. Формула (27):

(27)

де – імпульснадлишкового тиску, кПа;

4. Розрахувати імпульс швидкісного напору. Формула (28):

(28)

де – імпульс швидкісного напору, кПа;

5. Розрахувати величину сили лобового впливу повітряної ударної хвилі. Формула (29):

(28)

де – сила лобового впливу ударної хвилі, кПа;

b – ширина, h – висота обладнання (апаратури);

6. Розрахувати ударне прискорення, формула (30):

(30)

де І_уд – ударне прискорення, м/с;

m – маса обладнання (апаратури), кг;

g – прискорення вільного падіння – 9,8 м/с;

f – коефіцієнт тертя, таблиця «Д».

7. Визначити ударне перенавантаження. Формула (31):

(31)

8. Визначити можливість виходу із ладу елементів обладнання через відношення величин П_уд і П_гр. Якщо П_уд дорівнює або менше П_гр елемент обладнання пошкоджень не отримає.

Примітка: П_гр – перенавантаження граничне. Значення цієї величини дається в технічній характеристиці (документації) на обладнання.

9. Визначити величину надмірного тиску ударного перенавантаження. Формула (32):

(32)

10. Результати оцінки звести в узагальнюючу таблицю – див. варіант:

Елементи об’єкта	Характеристика елементів об’єкта	Пуд	Пгр
Блок АСУ	маса – m, кг висота – h, мм ширина – b, мм коефіцієнт тертя – f граничне ударне перенавантаження – Пгр	8,36	6,0	15

11. Висновок:

– інерційне зруйнування можливе при надмірному тиску більше 15 кПа;

– блок АСУ може вийти з ладу (П_уд більше П_гр).

12. Пропозиції:

Для забезпечення стійкої роботи блоку АСУ його необхідно встановити на амортизатори або замінити не вібростійкі радіоелементи на більш вібростійкі.