Теориялық мәліметтер. Бөлшектердің құлауы (қопарылуы).

Бөлшектердің құлауы (қопарылуы).

Үлкен бөлшектер (ЛЭП опорасы, үлкен станоктар, аспаптар және тағы басқа) соққы толқын әсерінен құлауы не қопарылуы мүмкін.

Бөлшектерге алмасу күші әсер етеді. Алмасу күші ауырлық күші мен қатаю Q күшіне қарсы әсер етеді. Қатайтылмаған бөлшектердің құлауына ауырлық күшінен алмасу күшінің жоғарылауы шарт болып табылады:

Р_смв>Ga немесе Р_см>(a/b)Q.

Мұндағы в –аэродинамикалық алмасу күшінің арқасы; Q – ауырлық күші арқасы.

Тапсырма шарттары

Тегіс бетте орналасқан программалық құрылымның блогы аударылған жағдайдағы қиратушы толқынның фронтындағы артық қысымын анықтау.

Құрал салмағы 250 Н, биіктігі 40 см, ұзындығы 20 см, ені 20 см, ауырлық центрі және құрал ортасындағы ығыстырушы күштің центрлік қысымы:

Шешуі:

П-17 формуласы бойынша көлденең қимасының ауданы (S = 0,2 ∙ 0,4 = 0,08 м²) арқылы келесіні анықтаймыз:

P_ск ≥ Н/м² ≈ 1кПа.

Мұндай жылдам напор кезінде соққы толқынының шегінде 17 кПа құрылғы аударылады.

7.1 к е с те - Артық қысым мен жылдамдық арыны

Артық қысым, кПа	Жылдамдық, м/с	Ауа бөлігінің тығыздығы, кг/м3	Қысым, кПа
Фронт	Ауа бөлігі	Жылдамдық тығыздығы	Толқында көрсетілген
			12,9
		2,3	1,30	0,0035	2,0
		22,3	1,38	0,35	20,8
		43,2	1,46	1,37	43,8
		62,3	1,54	3,04	67,3
7.1 кестенің жалғасы
		80,5	1,63	5,34
		97,5	1,70	8,23
		113,7	1,78	11,7
		143,7	1,93	20,3
		171,0	2,04	30,9
		196,7	2,2	43,4
		220,4	2,34	57,7
		242,7	2,46	73,6
		263,6	2,58	91,1
		283,6	2,69
		371,1	3,18
		444,5	3,59
		508,7	3,94

Зат жылжуы болатын, 7.1 кестеден немесе жоғарыдағы формуладан табылған артық қысымды жылдамдықты фронттағы соққы толқынының артық қысымымен табуға болады.

7.2 к е с т е - Үйкеліс коэффициенті

Сынғыш материал атауы	Сыну коэффициенті
Жылжу коэффициенті
Болат бойынша болат	0,16
Ленолеум бойынша металл	0,2-0,4
Ағаш бойынша металл	0,2-0,5
Ленолеум, қатты грунт бойынша резина	0,4-0,6
Ағаш бойынша резина	0,5-0,8
Ағаш бойынша ағаш	0,2-0,5
Томалану коэффициенті
Болат дөңгелегі: -рельс бойынша	0,05
-кафель плиталары бойынша	0,1
-линолеум бойынша	0,15-0,2
-ағаш бойынша	0,12-0,15

7.4 к е с т е - Аэродинамикалық кедергі коэффициенті

Дене пішіні		Ауа қозғалысының бағыты
Ұзындығы мен квадратты шегі бар, үш еселенген квадрат қабырғалары тең параллелипед	0,85	Квадрат шегіне перпендикулярь
куб	1,6	Перпендикулярь шегі
диск	1,6	Дискке перпендикуляр
7.4 кестенің жалғасы
Қабырға қалыңдығы 1/5 тең квадратты пластина	1,45	Пластинаға перпендикуляр
Цилиндр: h/d=1 h/d=4 h/d=9	0,4 0,43 0,45	Цилиндр осі перпендикуляр, h-биіктік d-цилиндр диаметрі
Сфера Жартылай сфера	0,25 0,3	Жартылай сфера табанына параллель
Табаны квадрат пирамида	1,1	Қабырға табанына перпендикуляр, қабырғаға параллель

7.5 к е с т е - №7 - есеп нұсқалары

Параметрлер

№7 - есеп нұсқалары

Аспап салмағы, Н

Биіктігі, см

Ұзындығы, см

Ені, см

Тапсырма №2. 1-есеп

ГО нысанының төтенше жағдайлар аудандық бөлімшесінің штаб басшысы нысанды формировалдау қозғалысының бағытының радиациялық шарты туралы мәлімет алады. 1 сағаттан кейінгі ядролық жарылыстың радиациялық деңгейі: 5 р/с, 40 р/с, 200 р/с, 80 р/с, 5 р/с құрайды.

3 сағаттан кейінгі жарылыстың ізін жою арнайы құрамды алатын радиацияның мөлшерін анықтау. Жарылыс іздерін жою 20 км/сағ жылдамдықпен қозғалатын көліктер арқылы жүзеге асады. Жұқтыру ауданының ұзындығы 40 км.

Шешуі:

а) Өлшенген деңгейлердің суммасына замердің санын бөліп, орташа радиация деңгейін (P_орт) анықтаймыз.

б) Жұқтыру зонасынан қозғалыстың жалғасу уақытын анықтаймыз.

в) Жарылыстан соң жұқтыру зонасының өтетін ортаға дейінгі кеткен уақытты анықтаймыз. Іздерді жою жарылыстан кейін 3 сағаттан соң басталады. Барлық жол 2 сағат, зонаны орташа формировалдау 1 сағатта өтеді, жалпы зона ортасын жарылыстан кейін 4 сағатта өтеді.

г) 1 кесте арқылы жарылыстан кейін 4 сағаттан соң радиация деңгейін анықтаймыз.

д) Ізді жою уақытының арнайы құрамын алатын мөлшерді есептейміз.

8.1 к е с т е - Кездейсоқ уақытта радиация деңгейін анықтайтын коэффициент

Жарылыстан кейінгі t сағ өткеннен кейінгі уақыт, t сағ		Жарылыстан кейінгі t сағ өткеннен кейінгі уақыт, t сағ		Жарылыстан кейінгі t сағ өткеннен кейінгі уақыт, t сағ
0,5	0,43		52,19		163,7
0,75	0,71		51,53		166,5
	1,00		56,87		169,3
1,25	1,31		59,23	(3 тәулік)
1,5	1,63		61,60		172,2
1,75	1,96		64,00		175,0
	2,30		66,40		177,8
2,25	2,65		68,84		180,7
2,5	3,00		71,27		183,5
2,75	3,37		73,72		186,4
	3,74		76,17		189,5
3,25	4,11		78,65		192,2
3,5	4,50		81,16		195,1
3,75	4,88		83,66		198,0
	5,28		86,16		200,8
4,5	6,08		88,69		203,7
	6,90		91,24		206,6
5,5	7,73		93,78		209,6
	8,59		96,34		212,5
6,5	9,45		98,93		215,5
	10,33		101,5		218,4
7,5	11,22		101,1		221,4
	12,16	(2 тәулік)			224,3
8,5	13,04		106,7		227,3
	13,96		109,3		230,2
9,5	14,90		111,9		233,2
	15,85		114,7		236,2
	17,77		117,2		239,2
	19,72		119,9	(4 тәулік)
	21,71		122,6		251,2
	23,73		125,2		263,3
	25,73		127,9
	27,86		130,6		287,7
	29,95		133,4		300,2
8.1 кестенің жалғасы
	32,08		136,1		312,6
	34,24		138,8	(5 тәулік)
	36,41		141,6		350,5
	38,61		144,3		389,1
	40,83		147,0	(6 тәулік)
	43,06		149,8		428,3
	45,31		152,5		468,1
(1 тәулік)			155,3	(7 тәулік)
	47,58		158,1		549,5
	49,89		160,9	(8 тәулік)
(9 тәулік)		(18 тәулік)		(27 тәулік)
	718,1
(10 тәулік)		(19 тәулік)		(28 тәулік)
	805,2
		(0 тәулік)		(29 тәулік)
	893,9
		(21 тәулік)		(30 тәулік)
		(22 тәулік)		(45 тәулік)
		(23 тәулік)		(60 тәулік)
		(24 тәулік)		(75 тәулік)
		(25 тәулік)		(90 тәулік)
		(26 тәулік)
Ескерту - Р0-жарылыстан кейінгі 1 сағаттағы радиация дәрежесі Р - жарылыстан кейінгі t сағаттағы радиация дәрежесі

Есеп

Химиялық ошақтар мен тұрғын үйлерде орналасқан адам шығынының (П) мүмкіндігін анықтау (барлығы 300 адам). Адамдардың 90%-ы противогаздармен қамтамасыздандырылған.

Шешуі:

3 кесте арқылы: П=9% ашық алаңда 27 адам; Жеңіл деңгейде: 27x0,25≈7 адам, Орташа және ауыр деңгейде: 27x0,4≈11 адам , Өлімге алып келу деңгейінде: 27х0,35≈9 адам

8.2 к е с т е - Ошақ зақымдануы кезіндегі СДЯВ-тан адам шығыны саны

Адамдардың орналасу шарты	Газтұтқышпен қамтылған адамдар саны, %
Ашық алаңда	90-100
Қарапайым баспана,ғимаратта
Ескерту: ошақ зақымдануынан бағдарлама құрылымы бойынша адам шығыны,% : жеңіл деңгейде-25, Орташа және ауыр деңгейде-40, Өлімге алып келу деңгейінде-35

Есеп

Нысандағы серпінді толқынның максималь артық қысымын (ΔР_{ф max}) анықтау.

Бастапқы деректер: нысан белгілеу нүктесінен R_r=5 км қашықтықта орналасқан; қалада қуаты q=0,5 кт қару-жарақпен соққы күтілуде; қару-жарақтың жарылыс нүктесінен белгілеу нүктесіне дейінгі ықтимал максималь ауытқуы r_ауытқу=0,8 км, жарылыстың түрі – әуе.

Шешуі:

а) Жарылыстың ортасынан ықтимал максималь қашықтығын анықтаймыз:

R_x = R_r - r_ауытқу = 5 – 0,8=4,2 км.

б) Қосымша А арқылы әуе жарылысының жарылыс ортасынан 0,5 км қашықтықта қуаты 4,2 кт қару-жарақтың артық қысымын анықтау. Ол 30 кПа құрайды. Анықталған ΔР_{ф max} = 30 кПа максималь болады, егер ол жарылыс ортасы нысаннан минималь қашықтықта алыстаса, яғни ΔР_{ф max} = 30 кПа бұл кезге сәйкес келеді.

Қорытынды: нысан ядролық жеңілістің ошағының күшті қирау зонасының сыртқы шекарасында қалуы мүмкін.

Есеп

Машина құрастыру зауытындағы цех жиынының ядролық жарылыстың серпінді толқынның әсеріне тиянақтылығы.

Бастапқы мәлімет: Зауыт ықтимал белгілеу нүктесінен 5,5 км қашықтықта орналасқан. R_r = 5,5 км, қару-жарақтың қуаты q = 0,5 кг, жарылыс жердегі, қару-жарақтың белгілеу нүктесінен ықтимал максималь ауытқуы r_ауытқу=1,1 км ; цехтың анықтамасы – бірқабатты ғимарат, кірпіштен жасалған, каркассыз, темір бетонды плиталармен қапталған; технологиялық құрылғылар: мостты крандар және кранды құрылғылар, ауыр станоктар; КЭС пневоинструментті жүйенің ауа беріліс жүйесінен және жердегі кабельді электросеттерден (КЭС) тұрады.

Шешуі:

а) Машина құрастыру шекарасының артық қысымының максималь анықтамасын табамыз.

R_x = R_r - r_ауытқу = 5,5 – 1,1 = 4,4 км.

б) Қосымша А арқылы 4,4 км қашықтықта қуаты q=0,5 кг қару-жарақтың жердегі жарылысының артық қысымын анықтаймыз. (ΔР_{ф max} = 30 кПа).

в) Цехтың анықтамаларын алып нәтиженің жиынтық кестесіне жазамыз

(8.6 кесте).

г) Қосымша Б арқылы жеңіл, орташа, қатты және толық қирауды тудыратын артық қысымды анықтаймыз. Цехтың ғимараты берілген анықтамалар бойынша артық қысымда әлсіз қирағанда 10-20 кПа, орташа қирауды 20-35 кПа, қатты қирауда 35-45 кПа, түгелімен қирағанда 45-60 кПа иеленді.

Алынған мәліметтерді кестеге енгізіп отырамыз.

д) Орташа қирауды тудыратын цехтың әр элементінің шыдамдылық шегін анықтаймыз. Цехтың ғимараты серпінді толқынға шыдамдылық шегі 20 кПа, крандар мен кранды құрылғылар - 30, станоктар – 40, ауаөткізгіш – 30, электросеть – 30 кПа.

е) Цехтың барлық элементтерінің шыдамдылық шегін жинақтап, цех жиынының шыдамдылық шегі ΔР_{шыд шегі} = 20 кПа екенін анықтаймыз.

ж) Жеке әдіс бойынша артық қысым мен мүмкін шығындардың қирау деңгейін анықтаймыз, яғни, өндіріс құрылысының ауданы мен құрылғылардың пайызын.

Цех жиынында ΔР_{ф max} =30 кПа орташа қирауды цех ғимараты,крандар мен кранды құрылғылар, ауаөткізгіштер мен электросетьтер. Өндіріс құрылысының ауданы 20%, 10% технологиялық құрылғылар мен 10% энергиямен қамтамасыз ету.

и) Баға нәтижелері мен қорытындыларды және қуатты жарылыстың серпінді толқынына шыдамдылығын саралаймыз.

Объектіміздегі соққы толқыннан күтілетін артық қысым 30 кПа, ал цех тұрақтылығы 30 кПа-дан астам болғандықтан, онда цех тұрақтылығын 30 кПа-ға дейін көтереміз; құрастыру цехін соққы толқынына тұрақтылығын жоғарылату үшін:

- Қосымша рамалық құрастырғыштар, шабу, контрфос құбыры арқылы (негізгі салмақ түсетін конструкцияны қатайту үшін, қарсыласу күші) цех ғимараттарының тұрақталығын көбейту.

- Жер астына электр желі кабелі мен ауашығарғыштарды қою.

- Кранның осал жері мен кран құбырын қорғауше қаппен жабу, қосымша тіреуіш крандарын орнату.

1 Сурет.

R_ел = 9 км – жеңіл қираудың шекара зонасының радиусы; R_орт= 5,5 км орташа; R_ауыр = 4,4 км ауыр; R_толық= 3,2 км толық қирау.

1 сурет – қуаты q = 0,5 кг жердегі жарылыс кезіндегі нысаннан R_x =4,4 км қашықтықта орналасқан ядролық жеңілістің ошағында қирау зонасының орналасуы.

Есеп

Машина құрастыру зауытының қуатты жарылыстың жарық сәулесіне шыдамдылығын анықтау. Бастапқы мәліметтер: зауыт қаланың геометриялық ортасынан 6 км қашықтықта орналасқан (R_r = 6 км), сондықтан соққы болуы мүмкін; қару-жарақтың қуаты q = 0,5 кг; жарылыс әуе, жарылыс ортасының белгілеу нүктесінен ықтимал максималь ауытқуы r_ауытқу = 0,8 км;

Цех ғимараты бірқабатты, қабырғалардың отқа қарсы тұруы – 2,5 сағат; темірбетонды плиталармен қапталған отқа қарсы тұруы 1 сағат; қара түсті ағаштан жасалған есіктер мен терезе рамалары; зауыттың құрылыс тығыздығы 30 %. Көрші ғимараттың отқа қарсы тұру деңгейі – III, өндіріс категориясы ВиГ.

8.3 к е с т е - Ядролық жарылыстың сәулелену әсеріне көлікқұрастыру зауыт цехінің тұрақтылығын бағалау.

Объект бөлшегі	Ғимараттың өртке тұрақты дәрежесі	Ғимараттағы жанғыш бөлшектер (материалдар) ж/е олардың сипаттамалары	Ғимараттың жануын тудыратын жарық импульсі, кДж/м2	Жарық сәулесіне ғимараттың тұрақтылығы, кДж/м2	ΔРф max кезіндегі ғимараттың құлауы	Өрт болу аймағы	Жарық сәулесіне тұрақты ғимарат, кДж/м2
Механикалық цех. Ғимарат: бірқабатты, кірпіш, каркассыз, темір-бетонды плиталар-мен жабыл-ған; өрттұрақтылығы жабу-1 сағ; салмақ түсіретін жар-2,5 сағ	П	Д	Ағаш, терезе рамалары-қою түске боялған ағаш. Шатыр-ағашты қара қағаз		орташа	Жаппай өрт болатын аймақ

Шешуі:

а) Жарылыс ортасынан ықтимал минималь қашықтығын анықтаймыз.

R_x = R_r - r_ауытқу = 6– 0,8 = 5,2км.

Қосымша В арқылы максималь жарық импульсін, ал қосымша А арқылы максималь артық қысымды анықтаймыз:

U_max=1200 кДж/м² ΔР_{ф max}=25 кПа.

б) Цех ғимаратының отқа қарсы тұру деңгейін анықтаймыз. Ол үшін оның анықтамасын зерттейміз. Қосымша Д арқылы берілген параметрлер бойынша ғимараттар отқа қарсы тұру деңгейін анықтаймыз.

в) Цехтың өрт қауіпсіздігі категориясын анықтаймыз. Жанатын материалдар өндіріс классификациясының өрт қауіпсіздігінен қолданылмайды. Қосымша Е-дегі механикалық цех зауыты Д категориясына жатады.

г) Цех ғимараттарының жанатын материалдардан жасалғандарды анықтап зерттейміз. Оларға мысал ретінде ағаштан жасалған есіктер мен терезелер жатады.

д) Қосымша Г арқылы қуаты q = 0,5 кг қару-жарақтар арқылы жарық импульстарын анықтаймыз.

Интерполяция арқылы 3000 кДж/м² ; тольды шатыр 620 кДж/м²;

е) Механикалық цехтың жарық сәулесіне шыдамдылық шегі U_{ж с} = 300 кДж/м². U_{ж с}< U_max болғандықтан механикалық цех жарық сәулесіне төзе алмайды.

ж) Қосымша Б арқылы артық қысымдағы цех ғимараттарының серпінді толқында қирау деңгейін анықтаймыз. Серпінді толқынның 25 кПа артық қысымында механикалық цехтың ғимараттары (бірқабатты, кірпішті, каркассыз) қатты қирауға ұшырайды;

и) Өрт зонасын анықтаймыз. Максималь жарық импульсі U_max = 1200 кДж/м², зауыттың құрылыс тығыздығы 30 %, механикалық цех зауыты өрт қауіпсіздігі зонасында қалуы мүмкін.

I – жеке өрт зонасы; II – тегіс өрт зонасы; III – үйіндідегі өр зонасы;

1 –қала; 2 - нысан; R_r – 6 км - нысанның белгілеу нүктесінен алшақтығы; R_I - 15,2 км - жеке өрт зонасының сыртқы шекара радиусы; R_II - 7,2 км - тегіс өрт зонасы радиусы; R_III - 7,2 км - үйіндідегі өрт зонасы радиусы.

2 сурет

Қуаты q = 0,5 кг жердегі жарылыс кезіндегі нысаннан R_x = 4,4 км қашықтықта орналасқан ядролық жеңілістің ошағында қирау зонасының орналасуы (2 – суретті қара).

Қорытынды: цех ғимаратының шатырын абсоцементке ауыстыру, ағаш есіктер мен терезе рамаларын металдарға ауыстыру, цехта профилактикалық өртке қарсы шараларын қолдану (өрт сөндіру заттарын көбейту, өндіріс қоқыстарын зауыт аймағынан уақытында шығару).

Есеп

Халық орналасқан жерден 9км қашықтықта жатқан нысандағы қақтығыс нәтижесінде сұйылған аммиакты коммуникациялар қираған. Метеоұсыныстар, изотермия, жел жылдамдығы 5 м/с. Халық орналасқан жерге бұлттың келу уақытын анықтау.

Шешуі: 8.4 кесте инверсия үшін және жел жылдамдығы v_t = 5 м/с арқылы залаллы ауа бұлтының орташа жылдамдығы w = 7,5 м/с. Залаллы ауа бұлтының халық орналасқан жерге келу уақыты:

8.4 к е с т е - Зақымданған заттың орташа орын алмастыру жылдамдығы

Жел жылдамдығы, м/с	инверсия	изотермия	Конвекция
R<10 км	R>0 км	R<10 км	R>10 км	R<10 км	R>10 км
		2,2	1,5		1,5	1,8
		4,5				3,5
			4,5		4,5	-
	-	-			-	-
	-	-	7,5		-	-
	-	-			-	-
Ескерту - желдің жылдамдығы 3 м/с тан асса инверсия мен конвекция кейбір жағдайларда қаралады.

Есеп

Нысанда массасы G = 20,0 т жарылғыш заттармен (аммонитпен) вагон жарылды. Жарылғыш заттардың эффективті массалық зарядын (G_эф), жеңілістің мөлшерлі дәрежесін (D) және жарылыс нәтижесінде панельді және кірпішті ғимараттардың қирау зонасының радиусын (R) анықтау.

Шешуі:

а) Жарылғыш заттардың эффективті массалық заряды: G_эф = К х G

G – жарылғыш заттың массасы(ВВ), кг

G = 20000 кг

К – сапа коэффициенті ВВ.

К коэффициенті 8.5 кестеден ВВ түріне байланысты алынады.

8.5 к е с т е - ВВ сапасын анықтау коэффициенті

ВВ түрлері	ВВ сапа коэффициенті, К
Трипонал	1,53
Гексоген	1,28
Пикрипов қышқылы	0,97
Аммонит	0,94

8.5 кестеден:

К = 0,94, G_эф=0,94х20000=19400 кг.

б) ВВ түрі мен сапасына байланысты қирау зонасының радиусы:

- панельді ғимараттарда d = 0,3м R = 0,6 = 0,6 =152 м;

- кірпішті ғимараттарда d = 0,5м R = 0,6 =0,6 =118 м.

в) Нысан жеңілісінің деңгейін D = формуласы арқылы анықтауға болады.

S_з.р. – қирау ауданы, м²;

S_з.р.= R²= х152²=72546 м² ;

S₀ = нысан аймағының ауданы, м²;

S₀ = 300000 м²

D = = 0,24,

D<0,2-0,5 қирау зонасы орташа.

8.6 к е с т е - Бұзылу орнын анықтау

Зақымдану деңгейі	Бұзылу аумағы
D<0,2	Әлсіз
D<0,2-0,5	Орташа
D<0,5-0,8	Күшті
D>0,8	Түгел

8.7 к е с т е - № 7 - есеп нұсқалары

Нұсқалар	Жанғыш зат түрлері	Масса G,т	Объект ауданы, м3
	Гексоген	30,0
	Тритонол	25,0
	Аммонит	40,0
	Пикрип қышқылы	35,0
8.7 кестенің жалғасы
	Гексоген	25,0
	Тритонол	20,0
	Аммонит	35,0
	Пикрип қышқылы	30,0
	Гексоген	20,0
	Тритонол	15,0
	Аммонит	45,0
	Пикрип қышқылы	20,0
	Гексоген	35,0
	Тритонол	30,0
	Аммонит	30,0
	Пикрип қышқылы	45,0
	Гексоген	40,0
	Тритонол	35,0
	Аммонит	25,0
	Пикрип қышқылы	15,0

Панельді ғимарат қабырғасының қалыңдығы d = 0,3 м.

Кірпішті ғимарат d = 0,5 м.

А қосымшасы

А.1 к е с т е - Ядролық қарулардың және жарылу центрінің ортасындағы артық қысым