Воздействие ударной волны на технологическое оборудование

Оценка устойчивости объекта к воздействию ударной волны

Воздушная ударная волна представляет собой область сильного сжатия воздуха, распространяющуюся во все стороны от центра взрыва со сверхзвуковой скоростью.

Действие ударной волны на объекты (системы) определяется параметрами ударной волны, характеристиками объекта (форма, размеры, прочность и др.), а также ориентацией объекта относительно ударной волны.

Основными параметрами ударной волны являются (рис. 5):

1 – избыточное давление во фронте ударной волны (DРф );

2 – скоростной напор воздуха (DРск);

t - продолжительность фазы сжатия ударной волны (с).

Рис. 5. Параметры ударной волны

 

Точное определение величины нагрузок при воздействии ударной волны на объекты, элементы оборудования и техники очень сложно. Поэтому на практике для оценки устойчивости принимаются определенные допущения с учетом экспериментальных данных, позволяющие с достаточной точностью решать инженерные задачи.

Критерием для определения устойчивости объекта к воздействию ударной волны является величина избыточного давления во фронте ударной волны DРф, при которой здания и сооружения объекта сохранятся или получат слабые и средние разрушения.

Пользуясь таблицей 17, определяем величины избыточного давления DРф,при которых здания и сооружения получат те или иные степени разрушения.

Таблица 17

Определение степени разрушений зданий и сооружений

от воздействия ударной волны

№ п/п	Наименование элементов объекта	Степень разрушения, DРф, кПа
Слабые	Средние	Сильные
	Промышленные здания с железобетонным или металлическим каркасом Кирпичные многоэтажные здания (3 этажа и более) Многоэтажные железобетонные здания с большой площадью остекления Одноэтажные и 2-этажные кирпичные здания Складские кирпичные здания Склад ГСМ (подземные резервуары) Склад ГСМ (частично заглубленные резервуары) Трансформаторные подстанции	20-30   8-10 8-20   8-15 10-20 30-50 10-30 30-40	30-40   10-20 20-40   15-25 20-30 50-100 30-50 40-80	40-60   20-30 40-90   25-35 30-40 100-200 50-100 80-90

 

Полученные данные необходимо свести в таблицу 18.

 

Таблица 18

 

Анализ таблицы 18 показывает, что наименее устойчивым элементом (зданием) к воздействию ударной волны является цех № 3, который получает сильные разрушения при DРф =20 кПа. При разрушении этого цеха объект в целом не может продолжать работу, поэтому предел устойчивости для объекта составит 20 кПа. Предел устойчивости может выбираться самостоятельно в разумных пределах.

 

Технологическое оборудование объектов легкой промышленности характеризуется, как правило, множеством деталей малой массы и прочности. Поэтому устойчивость оборудования к воздействию ударной волны определяется устойчивостью зданий, в которых оно расположено. При разрушении здания (сооружения) технологическое оборудование полностью выходит из строя. В поврежденных зданиях с уцелевшими ограждающими конструкциями оборудование может получить различные повреждения от осколков стекла, обломков оконных и дверных заполнений, кусков штукатурки, сорванных с потолков светильников. Попадая в поток воздуха, двигающегося за фронтом ударной волны, осколки и обломки могут приобрести большие скорости, повреждая оборудование.

Степень повреждения технологического оборудования определяется в зависимости от его расположения в здании (цехе) относительно оконных проемов, простенков и стен.

Оборудование, расположенное вблизи оконных проемов, будет подвергаться более сильному воздействию как непосредственно ударной волны, так и воздействию обломков, осколков, влетающих в оконные проемы, нежели оборудование, расположенное в глубине здания.

При оценке характера повреждения оборудования учитывается, что при полном разрушении восстановление оборудования невозможно или же нецелесообразно; при сильном повреждении оборудование восстанавливается капитальным ремонтом; при среднем повреждении – средним ремонтом, а при слабом повреждении – текущим ремонтом. Общее время, необходимое на восстановление поврежденного оборудования, может быть определено по формуле

, (9)

где T – время восстановления оборудования;

N – оборудование различных типов;

n – количество ремонтных рабочих;

t – продолжительность ремонтных работ в сутки.

Трудозатраты на единицу оборудования различны и определяются по справочным таблицам Минлегпрома.

Действие ударной волны на оборудование относительно небольших размеров может привести к его смещению, опрокидыванию и ударной перегрузке.