Сколько зон действия взрывов
Перейти к содержимому

Сколько зон действия взрывов

  • автор:

Взрыв: действия ударной волны и поражающие факторы

Взрыв – это горение, сопровождающееся освобождением большого количества энергии в ограниченном объеме за короткий промежуток времени. Взрыв приводит к образованию и распространению со сверхзвуковой скоростью взрывной ударной волны (с избыточным давлением более 5 кПа), оказывающей ударное механическое воздействие на окружающие предметы.

Основными поражающими факторами взрыва являются воздушная ударная волна и осколочные поля, образуемые летящими обломками различного рода объектов, технологического оборудования, взрывных устройств.

Распространение горения может происходить и в результате нагревания горючей системы быстрым адиабатическим сжатием. Такой механизм распространения горения называется детонацией.

Если горение происходит в замкнутом объеме или с большой скоростью, то оно сопровождается повышением давления. На практике, различают такие явления как «вспышка», «хлопок» и «взрыв».

  • При «вспышке» увеличение давления продуктов сгорания практически не происходит – это быстрое сгорание паровоздушной смеси над поверхностью горючего вещества, которое сопровождается кратковременным видимым свечением. При вспышке стойкое горение не наступает, так как скорость испарения жидкости при данной температуре будет меньше скорости выгорания пара.
  • При «хлопке» повышение давления вызывает звуковые эффекты, но разрушений при этом не наблюдается.
  • «Взрыв» отличается от «хлопка» большей скоростью распространения фронта пламени и резким возрастанием давления, которое может стать причиной разрушения технологического оборудования и строительных конструкций.

Взрыв влечет за собой больше всего разрушений и жертв, чем любая другая чрезвычайная техногенная ситуация. Он может возникать на производствах, транспортных и коммунальных объектах, в жилых домах и в любых других общественных местах. Определение и понятие взрыва доступно в энциклопедии.

В большинстве случаев их причиной является человек и его неразумные или противоправные действия. В жилых домах взрыв связан с неправильной эксплуатацией или поломкой газового оборудования. Сейчас распространены террористические акты с применением различных взрывчатых веществ.

Как обезопасить себя в такой ситуации, какие предусмотрены действия при взрыве в здании и существует ли возможность спастись в случае разрыва ядерного оружия, рассмотрим в данной статье.

Поражающие факторы

Поражающие факторы взрыва бывают 2 видов:

Основные

  • Ударная волна. Это переходная область, состоящая из сжатого воздуха. Она молниеносно распространяется во все стороны от центральной точки взрыва.
  • Осколочные поля. Это косвенное воздействие ударной волны, заключается в поражении людей летящими обломками зданий и сооружений, камнями, битым стеклом и другими предметами, увлекаемыми ею. Сюда также относят обломки боеприпасов, взрывных устройств.

Вторичные

  • Разрушительное действие обломков строений, осколков стекол, витрин.
  • Пожары.
  • Обрушения высотных зданий.
  • Заражение среды (воды, земли, воздуха).
  • Разрушения производственных и социальных объектов.

Человеку взрывная воздушная волна, а также продукты взрыва наносят различные по тяжести травмы, нередко несовместимые с жизнью. Повреждения различаются по тяжести в зависимости от зоны, в которой человек находился в момент взрыва.

Выделяют 3 зоны действия взрывной волны. Самыми губительными для человека являются первые две. Тело разрывает на части сжатым воздухом, а также происходит обугливание из-за высокой температуры внутри области взрыва.

До 3 зоны доходят лишь отголоски взрывной волны. Если человек находится в этой зоне, то взрывная волна воспринимается им, как сильный резкий воздушный удар. Здесь возможны повреждения и разрывы внутренних органов, переломы, повреждения барабанных перепонок, черепно-мозговые травмы средней и тяжелой степени.

Значительные повреждения человек получает, когда волна его с силой отбрасывает и ударяет об землю или различные сооружения. Тяжелые травмы, создающие угрозу для жизни, люди получают если при взрыве остались без укрытия. Также опасно находится в момент прихода волны в положении стоя.

Кратко поражающие факторы взрыва:

  • воздушная ударная волна;
  • струи газов;
  • осколки;
  • высокая температура пламени;
  • световое излучение;
  • резкий звук.

Необходимо разделять основные поражающие факторы ядерного взрыва:

  • ударная волна;
  • световое излучение;
  • проникающая радиация;
  • радиоактивное загрязнение и электромагнитный импульс (ЭМИ).

К поражающим факторам ядерного взрыва относятся также рентгеновское излучение и сейсмические волны. Рентгеновское излучение является одним из основных поражающих факторов для баллистических ракет и космических аппаратов.

Степени тяжести травм и характеристики

Степень поражения

Описание

Незначительные повреждения, которые не наносят серьезного вреда здоровью. Это вывихи, кратковременное оглушение, ушибы.

Характеризуется разрывами барабанных перепонок, травмой головного мозга с потерей сознания, разрывов сосудов, переломы открытого и закрытого вида.

Сильная контузия, кровотечения во внутренние полости, тяжелые переломы не только конечностей, но и позвонков, их смещение, повреждения внутренних органов. Такие травмы могут приводить к смерти.

Травмы, несовместимые с жизнью.

На эту тему ▼
Сборный эвакуационный пункт
Назначение, оборудование и действия населения

Если люди находились в здании, то тяжесть повреждений будет зависеть от того, насколько сильно сооружения будут разрушены взрывом.

При полном разрушении сооружения гибель людей составляет 90-100%.

При среднем повреждении выживаемость достигает 50-60%, но из-за того, что люди оказываются под завалами, возможны тяжелые травмы.

Слабое повреждение здания редко приводит к значительным жертвам. Обычно люди получают травмы различной тяжести.

Последствия взрыва и радиус действия

Последствия взрыва и радиус действия на человека

Воздушная волна оказывает косвенное разрушающее воздействие на человека. Оно заключается в летящих вместе с волной камнях, частей мебели, сучьев деревьев, стеклянных осколках и других предметах.

Виды и типы

Этот быстрый процесс преобразования любого взрывчатого вещества, с выделением определенного количества энергии за небольшой промежуток времени, имеет следующую классификацию:

  • физический взрыв – вызываемый изменением физического состояния вещества. В результате такого В. вещество превращается в газ с высоким давлением и температурой;
  • химический взрыв – вызываемый быстрым химическим превращением веществ, при котором потенциальная химическая энергия переходит в тепловую и кинетическую энергию расширяющихся продуктов взрыва. В основе лежат взрывчатые вещества, процесс происходит с выделением энергии химических исходных веществ;
  • ядерный взрыв – мощный взрыв, вызванный высвобождением ядерной энергии либо быстро развивающейся цепной реакцией деления тяжелых ядер, либо термоядерной реакцией синтеза ядер гелия из более легких ядер;
  • аварийный взрыв – произошедший в результате нарушения технологии производства, ошибок обслуживающего персонала либо ошибок, допущенных при проектировании;
  • взрыв пылевоздушной смеси – когда первоначальный инициирующий импульс способствует возмущению пыли или газа, что приводит к последующему мощному взрыву;
  • взрыв сосуда под высоким давлением – взрыв сосуда, в котором в рабочем состоянии хранятся сжатые под высоким давлением газы или жидкости, либо взрыв, в котором давление возрастает в результате внешнего нагрева или самовоспламенения образовавшейся смеси внутри сосуда;
  • объемный взрыв – детонационный или дефлаграционный взрыв газовоздушных, пылевоздушных и пылегазовых облаков.
  • природные – при грозе, извержении вулкана, падение небесных тел (метеоритов).

Все типы взрывов приводят к образованию ударного, вибрационного и теплого воздействия на все окружение. Масштаб разрушений зависит от места возникновения процесса детонации и его мощности. Рассмотрим поражающее действие и последствия взрывов.

Радиус и зона действия

Различают 3 зоны действия последствий этого процесса:

Зоны взрыва

Зоны действия взрыва

  • I – определяется развитием детонационного процесса. В ее радиусе происходит интенсивное дробящее воздействие, что приводит к разрушению взрывчатого вещества на отдельные компоненты, разлетающиеся с высокой скоростью на различные расстояния от места взрыва.
  • II – ограничивается действием на окружающую среду взрывчатых продуктов. Все объекты, попавшие в эту зону, подвергаются полному уничтожению. На границе образуется ударная волна, которая оторвавшись от продуктов взрыва, начинает автономное движение.
  • III – в зависимости от силы воздушной волны выделяются 3 подзоны: сильных, средних и слабых повреждений. На границе последней, ударный воздушный поток преобразовывается в звуковую волну, которая способна распространиться на многие километры.

На производственных объектах взрывы возникает из-за поломок, разрушений или выхода из строя различного оборудования, емкостей с хранением опасных веществ, трубопроводов. Нарушения человеком необходимого технологического режима (температуры, давления) также приводит к возникновению процесса детонации.

Бытовые случаи, сопровождающиеся утечкой газа, чаще всего являются причинами взрывов в жилых домах. Природные катаклизмы, приводящие к нарушениям целостности газового оборудования, а также удары молний, падение космических тел крайне редко, но все же способны приводить к взрывоопасным ситуациям.

Действие взрыва на здания сооружения

Ударная волна, поток осколков, летящие предметы, воздействие высокой температуры и отравляющих продуктов процесса горения относят к поражающим факторам взрыва. Под их воздействие в первую очередь попадают все сооружения, здания. Наиболее значительным разрушениям подвергаются высокие строения, имеющие легкие несущие элементы.

Низкие или подземные сооружения, произведенные из тяжелых конструкций, обладают хорошей устойчивостью к поражающим факторам и имеют меньше разрушительных последствий.

В зависимости от действия взрыва на здания и сооружения выделяются следующие степени их деструкции:

  • Полная, когда восстановление из-за уничтожения несущих конструкций невозможно.
  • Сильная. Разрушения затрагивают большую часть здания.
  • Средняя. Уничтожению или повреждению подверглись большей частью лишь второстепенные части (крыши, двери, перегородки, оконные проемы). Иногда возникают трещины в стенах, подвал сохранен.
  • Слабая степень характеризуется незначительными разрушениями, которые устраняются в течение короткого времени.

Продукты взрыва, образовавшаяся волна и выделяемая энергия способна вызвать человеческие жертвы. Резкое повышение давления воздушной массы, воспринимаемое человеком, как сильный удар служит основной причиной получения тяжелых травм. Кроме того, набирающий скорость воздушный напор способен отшвырнуть человека на большое расстояние, ударив его об землю или другое препятствие. Возникающие в таких случаях повреждения зачастую оказываются не совместимыми с жизнью.

Наибольшим разрушающим воздействием обладает ядерный взрыв. Помимо сметающей волны, возникает сильное световое и радиационное излучение, поражающее все вокруг. Радиация оказывает сильное разрушающее действие на землю, воду, любые посадки. С последствиями заражениями радиоактивными частицами приходится бороться несколько десятков лет. Подробнее о понятиях радиоактивности Вы можете ознакомиться в нашей презентации на сайте.

Что делать при взрыве: правила поведения

Если, попав в такую ситуацию, вы находитесь в сознании и не имеете серьезных повреждений, то начинайте оказывать посильную помощь окружающим. При наличии рабочего телефона позвоните в службу спасения. Ознакомьтесь также с материалом:

  • Как правильно вызвать скорую помощь или реанимацию.
  • Как вызвать пожарных, правила вызова с мобильного (сотового) телефона.

Ваши действия при взрыве в здании не должны быть хаотичными, сохраняйте выдержку. Поддерживайте и подбадривайте других пострадавших. Покидать самостоятельно разрушенное здание разрешается только в случае возникновения возгорания или при реальной угрозе обрушения конструктивных элементов. Если вы все-таки решили выйти на улицу, то убедитесь в отсутствии утечек газа, очагов сильных возгораний, значительных повреждений стен, пола и перекрытий.

На эту тему ▼
Действия при обрушении здания
Что делать если Вы оказались погребенными под обломками

Если Вы оказались в завале, берегите воздух и силы. Не стоит кричать, лучше подавайте сигналы, стуча по любому предмету. Прислушивайтесь к звукам, идущим с поверхности. Не пропустите «момент тишины», когда останавливается работа всей техники, чтобы послушать сигналы из-под завалов. Именно в это время начинайте стучать и вас обязательно услышат.

Что делать, если произошел взрыв, и у вас придавило часть тела? Пытайтесь поддерживать в ней циркуляцию крови с помощью массирования и разминания. По-возможности, укройтесь чем-то теплым, откиньте от себя все предметы, представляющие опасность (режущие, колющие). Сигнализируйте о своем месте нахождения светом от экрана телефона, фонарем, стуком.

Что делать при ядерном взрыве: план спасения

Ядерный процесс характеризуется сильным световым свечением, но смотреть на эту вспышку даже, находясь на длительном расстоянии, нельзя. Это может привести к ожогу роговицы и слепоте.

В зависимости от условий ядерного взрыва, изменяется и действие поражающих факторов:

  • избыточное давление ударной волны при наземных взрывах больше, а радиус действия меньше, чем при воздушных;
  • значение световых импульсов при наземных взрывах в несколько раз меньше, чем при воздушных;
  • радиус поражения проникающей радиацией при взрывах ядерных зарядов большой мощности значительно меньше радиусов поражения ударной волной и световым излучением, для боеприпасов же малой и сверхмалой мощности, а также нейтронных боеприпасов проникающая радиация является основным поражающим фактором;
  • площади радиоактивного загрязнения местности при наземном и воздушном на малой высоте взрывах в несколько раз превышают размеры зон воздействия остальных поражающих факторов;
  • высотный взрыв благоприятствует возникновению мощного ЭМИ и его поражающему действию на большие расстояния (практически на всю видимую из точки взрыва поверхность Земли), в то время как при взрывах на малых высотах напряженность электромагнитного поля быстро спадает по мере удаления из эпицентра ядерного взрыва.

На эту тему ▼
Защитные сооружения гражданской обороны
Классификация по защитным действиям и правила поведения внутри

Услышав предупреждение о ядерном взрыве, немедленно следует укрыться в подземном убежище. Не покидайте его до получения официального разрешения. Если такая ситуация застала вас на улице, найдите любое крепкое сооружение, которое сможет защитить вас от ударной волны и выдержать ее силу.

Если Вы находитесь на расстоянии, с которого можно увидеть вспышку света, то ядерное облако дойдет до вас примерно в течение получаса. Примите защитные меры от радиоактивных частиц.

Существует лишь 3 способа снизить их негативное воздействие: увеличить расстояние от эпицентра взрыва, выждать время в бомбоубежищах или отразить их с помощью защитных специальных средств.

Рядом постоянно должно находиться работающее радио. По нему вы услышите информацию о том, что делать после взрыва. Придерживайтесь полученных инструкций. Службы чрезвычайного реагирования имеют больше информации о ситуации и лучше знают, как следует действовать, чтобы минимизировать последствия.

Длительность нахождения в убежище в зависимости от силы взрыва и радиуса зараженной местности может варьироваться от пару дней до нескольких недель. Не пытайтесь самостоятельно его покинуть.

Учитывая, что некоторое время вам придется жить в этом месте, постарайтесь соблюдать санитарные нормы, поддерживать чистоту насколько возможно и придерживаться правил вежливости. Оказывайте посильную помощь нуждающимся людям.

Бомбоубежище

Вход в бомбоубежище

Самое большое количество радиоактивных осадков выпадает в первые сутки, их время распада зависит от отравляющего вещества и не зависит от внешних факторов (расстояния от центра взрыва, местности, климата).

В большинстве случаев, после ухода из убежища, население при заражении местности эвакуируют в безопасные места. В таком случае, следует знать, что взять с собой вещи из зараженной зоны вы не сможете, поэтому собираясь в убежище, возьмите все необходимое.

Источники:

  • Основы безопасности жизнедеятельности: учебник для общеобразовательных учреждений / С.Н. Вангородский, М.И. Кузнецов, В.Н. Латчук, В.В. Марков.
  • Защита от оружия массового поражения. Калитаев А.Н., Живетьев Г.А., Желудков Э.И. и др. –М., 1989;
  • Физика ядерного взрыва. Тома 1 и 2. –М., 2000.; Ядерная энциклопедия. –М., 1996;

Сколько зон действия взрывов

Вторник, 18 Август 2020 09:26

Взрывы и их последствия. Действия населения при взрывах

Оцените материал

Взрыв – это происходящее внезапно (стремительно, мгновенно) событие, при котором возникает кратковременный процесс превраще­ния вещества с выделением большого количества энергии в ограни­ченном объеме.

Масштабы последствий взрывов зависят от их мощнос­ти и среды, в которой они про­исходят. Радиусы зон пораже­ния могут доходить до несколь­ких километров. Различают три зоны действия взрыва.

Зона I — действие детонационной вол­ны . Для нее характерно ин­тенсивное дробящее действие, в результате которого конструк­ции разрушаются на отдельные фрагменты, разлетающиеся с большими скоростями от цен­тра взрыва.

Зона II — действие продуктов взрыва . В ней происходит полное разрушение зданий и сооружений под действием расширяющих­ся продуктов взрыва. На внешней границе этой зоны образующаяся ударная волна отрывается от продуктов взрыва и движется самостоя­тельно от центра взрыва. Исчерпав свою энергию, продукты взрыва, расширившись до плотности, соответствующей атмосферному давле­нию, не про изводят больше разрушительного действия.

Зона III — действие воздушной ударной волны . Эта зона включает три подзоны: III а — сильных разрушений, III б — сред­них разрушений, III в — слабых разрушений. На внешней границе зоны III ударная волна вырождается в звуковую, слышимую на значитель­ных расстояниях.

Причины взрывов . На взрывоопасных предприяти­ях чаще всего к причинам взрывов относят: разрушения и поврежде­ния производственных емкостей, аппаратуры и трубопроводов; отступ­ление от установленного технологического режима (превышение дав­ления и температуры внутри производственной аппаратуры и др.); отсутствие постоянного контроля за исправностью производственной аппаратуры и оборудования и своевременностью проведения плановых ремонтных работ.

Большую опасность для жизни и здоровья людей представляют взры­вы в жилых и общественных зданиях, а также в об­щественных местах . Главная причина таких взрывов – нера­зумное поведение граждан, прежде всего детей и подростков. Наиболее частое явление – взрыв газа. Однако в последнее время получили рас­пространение случаи, связанные с применением взрывчатых веществ, и прежде всего — террористические акты.

Для нагнетания страха террористы могут организовать взрыв, уста­новив взрывные устройства в самых неожиданных местах (подвалах, арендуемых помещениях, снимаемых квартирах, припаркованных автомобилях, туннелях, метро, в городском транспорте и т.п.) и исполь­зовав как промышленные, так и самодельные взрывные устройства. Опа­сен не только сам взрыв, но и его последствия, выражающиеся, как пра­вило, в обрушении конструкций и зданий.

Об опасности взрыва можно судить по следующим признакам: на­личие неизвестного свертка или какой-либо детали в машине, на лест­нице, в квартире и т.д.; натянутая проволока, шнур; провода или изоли­рующая лента, свисающие из-под машины; чужая сумка, портфель, ко­робка, какой-либо предмет, обнаруженный в машине, у дверей квартиры, в метро. Поэтому, заметив взрывоопасный предмет (самодельное взрыв­ное устройство, гранату, снаряд, бомбу и т.п.), не подходите к нему близ­ко, немедленно сообщите о находке в милицию, не позволяйте случай­ным людям прикасаться к опасному предмету и обезвреживать его.

Действие взрыва на здания, сооружения, оборудование. Наиболь­шим разрушениям продуктами взрыва и ударной волной подвергаются здания и сооружения больших размеров с легкими несущими конструк­циями, значительно возвышающиеся над поверхностью земли. Подзем­ные и заглубленные в грунт сооружения с жесткими конструкциями обладают значительной сопротивляемостью разрушению.

Степень разрушения зданий и сооружений можно представить в сле­дующем виде:

полное — обрушены перекрытия и разрушены все основные несущие конструкции; восстановление невозможно;

сильное — имеются значительные деформации несущих конструкций; разру­шена большая часть перекрытий и стен;

среднее — разрушены главным образом не несущие, а второстепенные конст­рукции (легкие стены, перегoродки, крыши, окна, двери); возможны трещины в наруж­ных стенах; перекрытия в подвале не разрушены; в коммунальных и энергетических сетях значительные разрушения и деформации элементов, требующие устранения;

слабое — разрушена часть внутренних перегородок, заполнения дверных и оконных проемов; оборудование имеет значительные деформации; в коммуналь­ных и энергетических сетях разрушения и поломки конструктивных элементов незначительны.

Действие взрыва на человека. Продукты взрыва и образовавшая­ся в результате их действия воздушная ударная волна способны нано­сить человеку различные травмы, в том числе смертельные. Так, в зо­нах I и II наблюдается полное поражение людей, связанное с разрывом тела на части, его обугливанием под действием расширяющихся про дуктов взрыва, имеющих весьма высокую температуру. В зоне III пора­жение вызывается как непосредственным, так и косвенным воздействием ударной волны.

При непосредственном воздействии ударной волны – основной при­чиной травм у людей является мгновенное повышение давления возду­ха, что воспринимается человеком как резкий удар. При этом возможны повреждения внутренних органов, разрыв кровеносных сосудов, бара­банных перепонок, сотрясение мозга, различные переломы и т.п. Кроме того, скоростной напор воздуха может отбросить человека на значитель­ное расстояние и причинить ему при ударе о землю (или препятствие) повреждения. Метательное действие такого напора заметно сказывает­ся в зоне с избыточным давлением более 50 кПа (0,5 кгс/см 2 ), где ско­рость перемещения воздуха более 100 м/с, что значительно выше, чем при ураганном ветре.

Характер и тяжесть поражения людей зависят от величины пара­метров ударной волны, положения человека в момент взрыва, степени его защищенности. При прочих равных условиях наиболее тяжелые поражения получают люди, находящиеся в момент прихода ударной волны вне укрытий в положении стоя. В этом случае площадь воздей­ствия скоростного напора воздуха будет примерно в 6 раз больше, чем в положении человека лежа.

Поражения, возникающие под действием ударной волны, подразде­ляются на легкие, средние, тяжелые и крайне тяжелые (смертельные); их характеристики приведены ниже:

легкое — легкая контузия, временная потеря слуха, ушибы и вы­вихи конечностей;

среднее — травмы мозга с потерей сознания, повреждение орга­нов слуха, кровотечение из носа и ушей, сильные переломы и вывихи конечностей;

тяжелое — сильная контузия всего организма, повреждение внут­ренних органов и мозга, тяжелые пе­реломы конечностей; возможны смер­тельные исходы;

крайне тяжелое — трав­мы, обычно приводящие к смертель­ному исходу.

Поражение людей, нахо­дящихся в момент взрыва в зданиях и сооружениях, за­висит от степени их разру­шения. Так, при полных разрушениях зданий следует ожидать полной гибели находяших­ся в них людей; при сильных и средних — может выжить пример­но половина людей, а остальные получат травмы различной сте­пени тяжести. Многие могут оказаться под обломками конструк­ций, а также в помещениях с заваленными или разрушенными путями эвакуации.

Косвенное воздействие ударной волны заключается в поражении людей летящими обломками зданий и сооружений, камнями, битым стеклом и другими предметами, увлекаемыми ею. При слабых разру­шениях зданий гибель людей маловероятна, однако часть из них может получить различные травмы.

При угрозе взрыва в помещении опасайтесь падения шту­катурки, арматуры, шкафов, полок. Держитесь подальше от окон, зеркал, светильников. Находясь на улице, отбегите на ее середину, пло­щадь, пустырь, Т.е. подальше от зданий и сооружений, столбов и линий электропередачи. Если вас заблаговременно оповестили об угрозе, преж­де чем покинуть жилище или рабочее место, отключите электричество, газ. Возьмите необходимые вещи и документы, запас продуктов и меди­каментов.

Если в вашей или соседней квартире произошел взрыв, а вы нахо­дитесь в сознании и в состоянии двигаться, попытайтесь действовать. Посмотрите, кому из людей, находящихся рядом с вами, нужна помощь. Если работает телефон, сообщите о случившемся по телефонам «01 », «02» и «03». Не старайтесь воспользоваться лестницей, а тем более лиф­том, чтобы покинуть здание; они могут быть повреждены (разрушены). Покидать здание необходимо только в случае начавшегося пожара и при угрозе обрушения конструкций.

Если вас завалило упавшей перегородкой, мебелью, постарайтесь сами помочь себе и тем, кто придет на помощь; пода­вайте сигналы (стучите по металлическим предметам, перекрыти­ям), чтобы вас услышали и обнаружили. Делайте это при остановке работы спасательного оборудования (в «минуты тишины»). При по­лучении травмы окажите себе посильную помощь. Устройтесь по­удобней, уберите острые, твердые и колющие предметы, укройтесь. Если тяжелым предметом придавило какую-либо часть тела, мас­сируйте ее для поддержания циркуляции крови. Ждите спасателей; вас обязательно найдут.

При повреждении здания взрывом, прежде чем входить в него, не­обходимо убедиться в отсутствии значительных разрушений перекры­тий, стен, линий электро-, газо- и водоснабжения, а также утечек газа, очагов пожара.

Различают три зоны действия взрыва: Зона I — действие детонационной волны. Зона II-действие продуктов взрыва. Зона III -действие воздушной ударной волны. — презентация

Презентация на тему: » Различают три зоны действия взрыва: Зона I — действие детонационной волны. Зона II-действие продуктов взрыва. Зона III -действие воздушной ударной волны.» — Транскрипт:

4 Различают три зоны действия взрыва: Зона I — действие детонационной волны. Зона II-действие продуктов взрыва. Зона III -действие воздушной ударной волны.

8 При взрыве на предприятии прежде всего необходимо предупредить рабочих и служащих, а также оповестить проживающее вблизи население. Необходимо воспользоваться индивидуальными средствами защиты, а при их отсутствии для защиты органов дыхания — использовать ватно-марлевую повязку. При повреждении здания взрывом входить в него следует с чрезвычайной осторожностью. Необходимо убедиться в отсутствии значительных повреждений перекрытий, стен, линий электро-, газо- и водоснабжения, а также утечек газа, очагов пожара. Если взрыв вызвал возгорание, необходимо использовать первичные средства (огнетушители). Для недопущения распространения огня надо задействовать пожарные краны и гидранты. Необходимо оказать помощь тем, кто оказался придавлен обломками конструкций. Помочь извлечь людей из завалов. При спасении пострадавших следует соблюдать меры предосторожности от возможного обвала, пожара и других опасностей, осторожно вывести и оказать им первую медицинскую помощь, потушить горящую одежду, прекратить действие электрического тока, остановить кровотечение, перевязать раны, наложить шины при переломе конечностей.

11 Взрывы ВЗРЫВ, выделение большого кол-ва энергии в ограниченном объеме в-ва за короткий промежуток времени. ВЗРЫВ, выделение большого кол-ва энергии в ограниченном объеме в-ва за короткий промежуток времени.

Расчет опасных зон взрыва емкостей с сжиженным газом Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Головатая О.С., Петраков А.П., Шилов С.В.

В работе проведено моделирование поражающего действия ударной волны при взрыве сжиженного газа . Внесены поправки в нормативную методику расчета. Рассмотрены случаи транспортирования газов в автомобильных цистернах и их стационарного размещения. Приведен способ оценки опасных зон промышленных зданий.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Головатая О.С., Петраков А.П., Шилов С.В.

Факторы поражения при разгерметизации газовых магистрале
Автогазозаправочные станции как источник техногенной опасности
Обеспечение пожарной безопасности автогазозаправочных станций в городе
Пожаровзрывоопасность сжиженных углеводородных газов при хранении и транспортировке
Методика определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах
i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Расчет опасных зон взрыва емкостей с сжиженным газом»

ПРИКЛАДНАЯ МАТЕМАТИКА И МЕХАНИКА

Вестник Сыктывкарского университета.

Серия 1: Математика. Механика. Информатика.

Выпуск 4 (29). 2018

РАСЧЕТ ОПАСНЫХ ЗОН ВЗРЫВА ЕМКОСТЕЙ С СЖИЖЕННЫМ ГАЗОМ

О. С. Головатая, А. П. Петраков, С. В. Шилов

В работе проведено моделирование поражающего действия ударной волны при взрыве сжиженного газа. Внесены поправки в нормативную методику расчета. Рассмотрены случаи транспортирования газов в автомобильных цистернах и их стационарного размещения. Приведен способ оценки опасных зон промышленных зданий.

Ключевые слова: ударная волна, поражение, сжиженный газ.

Применение математического моделирования и современных информационных технологий с достаточной точностью позволяет предсказать последствия техногенных аварий. Не является исключением и такой опасный сценарий, как взрыв сжиженного газа при разгерметизации автоцистерн. На сегодняшний день они широко используются для перевозки и заправки емкостей на газовых автомобильных заправках. Причем потребление газа ввиду его экономичности и экологичности все более возрастает [4].

На сегодняшний день в автомобилях широко используются пропан-бутановые смеси, обладающие значительными пожаро- и взрывоопасными свойствами. Поэтому проведение моделирования аварии с их участием особенно актуально.

Проведем оценку факторов ударной волны. При этом рассчитываются максимально возможные стехиометрические параметры (на практике они, как правило, меньше). Не учитываются такие эффекты, как экранировка волны зданиями и снос газовоздушного облака ветром.

В качестве исходных данных рассмотрим, что используется пропан-бутановая смесь в зимнем варианте (75 % пропана и 25 % бутана), что характерно для регионов с холодным климатом [4]. Рассчитаем взрыв

© Головатая О. С., Петраков А. П., Шилов С. В., 2018.

на дороге при транспортировке или в стационарном месте типичных емкостей автоцистерн, а именно 5,07, 10, 20, 31, 45, 50 м3 [1].

Моделирование поражающих факторов проведем согласно [5]. В данной методике решаются две задачи: первая — расчет параметров взрыва ТВ С (топливно-воздушной смеси), таких как избыточное давление и импульс на определенном расстоянии от эпицентра аварии с оценкой вероятности повреждений промышленных зданий и поражения людей. Вторая задача — оценка радиусов зон различной степени поражения ударной волной людей и повреждений промышленных зданий.

Расчет основных параметров взрыва ТВС начинаем с определения эффективного энергозапаса ТВС:

где Мг — масса горючего вещества, содержащегося в облаке ТВС, кг (определяется исходя из условий развития аварии), qr — теплота сгорания. В случае если концентрация газа Сг в облаке неизвестна, она принимается равной НКПВ (нижнему концентрационному пределу воспламенения) горючего газа. Расчет при этом надо проводить в условии Сг < Сст. Кроме того, для газов тяжелее воздуха энергозапас E удваивается (т. е. для нашего случая).

Далее определяется класс горючего вещества по степени чувствительности к инициированию взрывных процессов по соответствующей таблице и тип окружающего пространства по загроможденности. Последнее сильно (через турбулизацию потока) влияет на протекание взрыва и усиливает ударную волну. Для рассматриваемых сценариев аварий целесообразно взять слабо загроможденное пространство (вид 4 по соответствующей таблице). Далее, по специальной таблице, по режиму взрывного горения вещества определяется диапазон скоростей распространения фронта пламени [5]. При этом если получается сверхзвуковое горение (детонация), то данный случай по сравнению с де-флаграцией гораздо опаснее [7].

Для вычисления параметров воздушной ударной волны на заданном расстоянии R от центра облака рассчитывается соответствующее безразмерное расстояние Rx (через энергозапас E и атмосферное давление Po), безразмерное давление Px и безразмерный импульс фазы сжатия Ix. При этом Rx = R/(E/P0)1/3.

После определения безразмерных величин давления и импульса фазы сжатия вычисляются соответствующие им размерные величины по формулам:

I = 4 ■ (Ро)2/3Е1/3/Со. (3)

Вероятность повреждений стен промышленных зданий (через пробит-функцию Рг1), при которых возможно восстановление зданий без их сноса, с учетом фактора У1 может оцениваться по соотношениям:

,, /17500 \8’4 1290 \,л

Рг1 = 5 — 0, 261п VI. (5)

Вероятность разрушений промышленных зданий, при которых здания подлежат сносу, оценивается по соотношениям с учетом фактора

/40000 \ 7,4 /460 х 11,3

Рт-2 = 5 — 0, 221п V2. (7)

Получив значения пробит-функции, по табл. 1 можно определить уже само значение вероятности.

Поражающее действие ударной волны на людей помимо [5] можно оценить согласно [2]. Но следует отметить, что в последнем источнике избыточное давление волны для слабого поражения (10 кПа), согласно современным представлениям, несколько завышено.

Благодаря автоматизации расчетов можно достаточно быстро, путем «выхода» на определенное значение пробит-функции, оценить опасные зоны как для зданий, так и для людей (вручную производить такие расчеты трудоемко). Для этих целей достаточно ввести необходимый формульный аппарат (он достаточно громоздкий и в работе не приведен полностью), например, в электронные таблицы. Нахождение зон фактически сводится к изменению расстояния Я от центра взрыва до рассматриваемых точек и нахождению требуемого значения пробит-функции и затем вероятности (см. табл. 1).

Связь пробит-функции Р (числа в клетках таблицы) и вероятности, выраженной в процентах

Р, % 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

0 2,67 2,95 3,12 3,25 3,38 3,45 3,52 3,59 3,66

10 3,72 3,77 3,82 3,86 3,92 3,96 4,01 4,05 4,08 4,12

20 4,16 4,19 4,23 4,26 4,29 4,33 4,36 4,39 4,42 4,45

30 4,48 4,5 4,53 4,56 4,59 4,61 4,64 4,67 4,69 4,72

40 4,75 4,77 4,8 4,82 4,85 4,87 4,9 4,92 4,95 4,97

50 5 5,03 5,05 5,08 5,1 5,13 5,15 5,18 5,2 5,23

60 5,25 5,28 5,31 5,33 5,36 5,39 5,41 5,44 5,47 5,5

70 5,52 5,55 5,58 5,61 5,64 5,67 5,71 5,74 5,77 5,81

80 5,84 5,88 5,92 5,95 5,99 6,04 6,08 6,13 6,18 6,23

90 6,28 6,34 6,41 6,48 6,55 6,64 6,75 6,88 7,05 7,33

99 7,33 7,37 7,41 7,46 7,51 7,58 7,65 7,75 7,88 8,09

Приведем расчет взрыва емкости объемом V = 5,07 м3 сжиженного газа на расстоянии 100 м. Емкость в виду того, что сжиженный газ имеет высокий коэффициент объемного расширения, заполнится не полностью [6]. Учтем этот факт, введя коэффициент к объему 0,85.

Масса газа Мг = 0, 85 • V • р, где р — плотность сжиженного газа. Согласно [6], плотность пропана при 0°С составляет 510 кг/м3, а бутана (как средняя между н-бутаном и изо-бутаном) — примерно 590 кг/м3. Учитывая, что пропана в топливе 75 %, а бутана 25 %, как указывалось выше, можно с достаточной точностью оценить среднюю плотность в 535-540 кг/м3. Получаем, что Мг = 0, 85 • 5, 07 • 540 = 2327 кг. При расчете удельной теплоты сгорания qг учтем, что коэффициент в для пропана и бутана практически не различается (1,05 и 1,04 соответственно). Поэтому, так как пропана значительно больше, можно принять в = 1,05. В итоге величина qг = 44 • 1,05 • 106 = 46200000 Дж/кг. Отсюда энергозапас Е = 2 • Мг • qг = 2327 • 46200000 = 2,15 • 1011 Дж.

Далее по таблицам методики [5] находим ожидаемый диапазон скорости взрывного превращения — 4. Для него характерна дефлагра-ция, т. е. дозвуковое горение. При этом скорость фронта пламени составляет 150-200 м/с.

Определяем безразмерное расстояние Ях:

Е \ 3 I 2Д54011 \ 3

Опуская промежуточные вычислений в итоге получаем: ДР = Рх ■ Р0 = 0, 39 ■ 101325 = 39001 Па;

т 1х ■ (Р0)2 ■ Е1 0, 039 ■ 101325 2 ■ (2, 03 ■ 1011)г ^

1 = —4-= —34^-L = 1525 Па’с-

Пробит-функция повреждений стен промышленных зданий, при которых возможно восстановление зданий без их сноса, с учетом фактора

/17500N8,4 /290\9,3 /17500 \8,4 / 290 \9,3

Рг1 = 5 — 0, 26 ■ 1п У1 = 5 — 0, 26 ■ 1п0, 0005 = 6, 75.

Согласно табл. 1 определяем, что вероятность восстановления стен промышленных зданий после повреждения без сноса самого здания составляет 96 %.

Пробит-функция повреждения промышленных зданий, при которых здания подлежат сносу, оценивается по соотношению Рг2 с учетом фактора ,2:

,,2 = 74 + (46£\11,3 = 7,4 + Ж11,3 = 1,20574;

2 V ДР / \ ^ V 39001/ \ 1525) ‘ ‘

Рг2 = 5 — 0, 22 ■ 1п ,2 = 5 — 0, 22 ■ 1п1, 20574 = 4, 96.

В итоге вероятность разрушений — 49 %. Как видно, для данного расстояния, судя по результатам, значительно преобладает сценарий повреждения, при котором здания могут быть восстановлены.

В ходе проведения моделирования поражающих факторов согласно [5] были замечены некоторые ее недочеты. Первое — отсутствие асимптотического приближения давления к нулю при увеличении расстояния и соответствующие отклонения пробит-функции. Данный факт

объясняется неправильными знаками в формулах избыточного давления и импульса. В работе [3] также замечен данный факт и автором написано соответствующее письмо в Ростехнадзор.

Во-вторых, нами было замечено, что пробит-функция Рг1 (вероятность восстановления стен без сноса самого здания) при приближении к центру взрыва не убывает, а, наоборот, возрастает. Это не логично, так как здания при этом должны получать большие повреждения. Для исправления данного недочета предлагаем сменить знак в формуле Рг1 = 5 — 0, 26 • 1п VI с минуса на плюс. В результате мы приходим к более логичным результатам.

Проведем дальнейшие расчеты с учетом сделанных предложений. Для емкости 5,07 м3 определим вероятности сценариев повреждения стен с последующим сносом здания (через Рг2) и восстановления без сноса (через Рг1) в зависимости от расстояния до центра взрыва Р. Для табулированных значений Р результаты представлены в табл. 2.

Пробит-функции и вероятности повреждения зданий в зависимости от расстояния до центра взрыва для емкости

Р, м РГ1 Вероятность восстановления без сноса, % Р (О Вероятность сноса, %

50 1,378 0 6,35 91

100 3,25 4 4,96 49

150 4,27 23 4,2 21

200 5,11 54 3,57 8

250 5,78 78 3,07 3

300 6,29 90 2,69 1

350 6,68 95 2,4 0

450 7,27 98,5 1,96 0

500 7,49 99,3 1,79 0

Из таблицы видно, что с учетом предложенных исправлений вероятность восстановления без сноса, как положено, стремится к нулю при уменьшении расстояния. При Р менее 100 м данная вероятность уже очень мала. На расстоянии более 300 м вероятность восстановления составляет 90 % и больше. Таким образом, можно получить оценки относительно безопасных радиусов вокруг взрыва для зданий с точки зрения пробит-функции Рг1. Можно также рассуждать с точки зрения пробит-функции Рг2 о вероятности сноса. В данном случае, при расстоянии менее 100 м, вероятность сноса будет больше 50 %. На расстоянии в 50 м вероятность сноса составляет уже 91 %.

Следует отметить, что более точный характер повреждения зданий и сооружений возможно определить через две характеристики. Первая — это величина АР избыточного давления на данном расстоянии. Вторая — конкретный тип здания или сооружения (кирпичное, из легкого железобетона, из металлического каркаса и т. д.). Далее оценку повреждений можно сделать, например, по [2] или по данным технической документации на строение.

Рис. 1. Зоны воздействия ударной волны на здания при взрыве емкости 5.07 м3

Напрямую радиус безопасных зон для промышленных зданий по данной методике установить затруднительно. Однако вполне можно определить внутренний радиус зоны восстановления и внешний радиус зоны сноса зданий. Формульный аппарат методики достаточно большой, поэтому целесообразно проводить моделирование в электронных таблицах (например, Excel) или пакетах типа Mathcad. В случае программы Excel удобно применить известную встроенную функцию обратных расчетов — анализ «что если».

Выберем условно в качестве высокой вероятности реализации сценария величину 90 % и найдем, как выше указывалось, радиусы опасных зон для емкости 5,07 м3. Расчеты приходят к следующим результатам. Внутренний радиус зоны, в которой возможно восстановление зданий, составит Двос = 300 м. Внешний радиус зоны разрушения Драз = 52 м (см. рис. 1). Избыточное давление ДР в ударной волне соответственно составит 9,72 кПа и 87,3 кПа.

Аналогичные расчеты параметров зон можно провести для других емкостей —10, 20, 31, 45, 50 м3. Результаты приведены в табл. 3.

Радиусы зон повреждения промышленных зданий для различных емкостей автоцистерн с сжиженным газом

Емкость автоцистерны, м3 Rpa3> м (ДР, кПа) Двое, м (ДР, кПа)

5,07 52 (87,3) 300 (9,7)

10 65 (87,8) 376 (9,7)

20 82 (87,8) 473 (9,7)

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

31 95 (87,4) 549 (9,7)

45 108 (86,9) 620 (9,7)

50 111 (87,8) 642 (9,7)

Из табл. 3 следует, что радиусы зон восстановления примерно в 5,8 раз больше, чем для зон разрушения. Также видно, что вероятности 90 % для зоны разрушения соответствуют избыточному давлению ДР

ударной волны, примерно равному 87-88 кПа, а зоны восстановления — 9,7 кПа. Данные цифры можно сравнить с устоявшимися в научной литературе данными. Известно, что полное разрушение промышленных зданий обычно наблюдается в пределах 50-80 кПа, а слабые разрушения для тех же зданий начинаются с 10-20 кПа [2].

Из табл. 3 также следует, что зависимость радиусов зон сильно нелинейная. Так увеличение объема емкости примерно в 4 раза (с 5,07 до 20 м3) приводит к увеличению радиусов зон всего на 25 %.

но ] 7. о. « ао и >) 1 70 С_ 60 БО 40 1

) 10 20 30 40 БО 60 Емкость шлерны, м-1

Рис. 2. Радиус зоны разрушения в зависимости от объема перевозимого сжиженного газа

Графики зависимости радиусов зон разрушения промышленных зданий и их возможного восстановления от объема емкостей с сжиженным газом приведены на рис. 2 и 3.

В результате проделанной работы можно сделать следующие выводы:

1. Методика [5] позволяет провести моделирование результатов аварийных взрывов автомобильных цистерн с сжиженным газом.

2. Для оценки опасных зон для промышленных зданий предлагается рассчитывать радиусы зон, в которых возможно восстановление без сноса построек, и радиусы зон, в которых последует снос зданий.

3. Представлены поправки, учет которых дает логически правильные результаты как для избыточного давления, так и для пробит-функции.

Рис. 3. Радиус зоны восстановления в зависимости от объема перевозимого

4. Приведенные графики радиусов зон позволяют провести экспресс-оценку размеров опасных зон вокруг возможного места аварии.

1. Газовозы. Автоцистерны СУГ. URL: https://rodisgroup.ru (дата обращения 01.12.2018).

2. Защита объектов народного хозяйства от оружия массового поражения : справочник/ Г. П. Демиденко. 2-е изд., перераб. и доп. Киев: Выща шк., 1989. 287 с.

3. Ивкина М. А. Анализ «Методики оценки последствий аварийных взрывов топливно-воздушных смесей» // Безопасность в чрезвычайных ситуациях : сборник научных трудов VIII Всероссийской научно-практической конференции. СПб.: Изд-во Политехн. унта, 2017. С. 380-382.

4. Рачевский Б. С. Сжиженные углеводородные газы. М.: Нефть и газ, 2009. 164 с.

5. Методика оценки последствий аварийных взрывов топливно-воздушных смесей : руководство по безопасности. Сер. 27. М.: Закрытое акционерное общество «Научно-технический центр исследования проблем промышленной безопасности», 2015. Вып. 15. 44 с.

6. Стаскевич Н. Л., Северинец Г. Н., Вигдорчик Д. Я. Справочник по газоснабжению и использованию газа. Л.: Недра, 1990. 762 с.

7. Храмов Г. Н. Горение и взрыв. СПб: Изд-во СПбГТУ, 2007. 278 с.

Golovataya O. S., Petrakov A. P., Shilov S. V. The calculation of hazardous areas explosion of tanks with liquefied gas

In the work the simulation of the damaging effect of shock wave in the explosion of liquefied gaswas carried out. Amendments to the normative method of calculationare made. Cases of transportation of gases in automobile tanks and their stationary placement are considered. The method of estimation of hazardous zones of industrial buildings is given. Keywords: shock wave, defeat, liquefied gas.

1. Gazovozy. Avtotsisterny SUG (Gas carrier. Tankers), Liquefied petroleum gas. URL: https://rodisgroup.ru (date of the application: 28.11.2018).

2. Zashchita ob’yektov narodnogo khozyaystva ot oruzhiya massovogo porazheniya (Protection of objects of national economy from weapons of mass destruction), a Handbook, G. P. Demidenko, 2nd ed. Kiev, HighSchoolPubl., 1989, 287 p.

3. Ivkina M. A. Analiz «Metodiki otsenki posledstviy avariynykh vzryvov toplivno-vozdushnykh smesey» («Methods of estimation of consequences of emergency fuel-air mixtures explosions»), Safety in emergency situations. Proc. of the VIII all-Russian scientific-practical conference, Saint-Petersburg, Polytechnical University Publ., 2017, pp. 380-382.

4. Rachevsky B. S. Szhizhennyye uglevodorodnyye gazy (Liquefied petroleum gases), Moscow, Oil and gas Publ, 2009, 164p.

5. Rukovodstvo po bezopasnosti «Metodika otsenki posledstviy avariynykh vzryvov toplivno-vozdushnykh smesey» (Safety Guide «Methods for assessing the effects of emergency explosions of fuel-air mixtures»), series 27, issue 15, Moscow, Closed Joint Stock Company «Scientific and Technical Center for the Study of Industrial Safety Problems», 2015, 44 p.

6. Staskevich N. L, Sevyarynets G. N., Vigdorchik D. Ya.

Spravochnik po gazosnabzheniyu i ispol’zovaniyu gaza (Handbook of gas supply and use of gas), Leningrad, NedraPubl, 1990, 762 p.

7. Hramov G. N. Goreniye i vzryv (Burning and explosion), Saint-Petersburg, St. Petersburg State Technical UniversityPubl, 2007, 278 p.

Для цитирования: Головатая О. С., Петраков А. П., Шилов С. В. Расчет опасных зон взрыва емкостей с сжиженным газом // Вестник Сыктывкарского университета. Сер. 1: Математика. Механика. Информатика. 2018. Вып. 4 (29). C. 12-23.

For citation: Golovataya O. S., Petrakov A. P., Shilov S. V. The calculation of hazardous areas explosion of tanks with liquefied gas, Bulletin of Syktyvkar University. Series 1: Mathematics. Mechanics. Informatics, 2018, 4 (29), pp. 12-23.

СГУ им. Питирима Сорокина

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *