Инженерная психология (стр. 4 из 7)
3. Понятие об ударной волне, ее характеристики
Быстрое и неконтролируемое высвобождение энергии порождает взрыв.
Высвобождаемая энергия проявляется в виде теплоты, света, звука и механической ударной волны. Источником взрыва чаще служит химическая реакция. Но взрывом могут быть высвобождения механической и ядерной энергии (паровой котел, ядерный взрыв). Горючие, пыль, газ и пар в смеси с воздухом (веществом, поддерживающим горение) способны взрываться при зажигании. В технологических процессах невозможно полностью исключить вероятность образования взрывоопасной ситуации. Одним из основных поражающих факторов взрыва является ударная волна.
Ударная волна - это область резкого сжатия среды, которая в виде сферического слоя распространяется во все стороны от места взрыва со сверхзвуковой скоростью.
Ударная волна образуется за счет энергии, выделяемой в зоне реакции. Возникшие при взрыве пары и газы, расширяясь, производят резкий удар по окружающим слоям воздуха, сжимают их до больших давлений и плотностей и нагревают до высоких температур. Эти слои воздуха приводят в движение последующие слои. И так, сжатие и перемещение воздуха происходит от одного слоя к другому, образуя ударную волну. Величина давления изменяется во времени в точке пространства при прохождении через нее ударной волны. С приходом ударной волны в данную точку давление достигает максимального Рф = Ро + ΔРф, где Ро атмосферное давление. Образовавшиеся слои сжатого воздуха называют фазой сжатия. После прохождения волны давление уменьшается, становится ниже атмосферного. Эта зона пониженного давления называется фазой разрежения.
Непосредственно за фронтом ударной волны движутся массы воздуха. Вследствие торможения этих масс воздуха при встрече с преградой возникает давление скоростного напора воздушной ударной волны.
Основными характеристиками поражающего действия ударной волны являются:
- Избыточное давление во фронте ударной волны (Рф) - это разность между максимальным давлением во фронте ударной волны и нормальным атмосферным давлением (Ро), измеряется в Паскалях (Па). Избыточное давление во фронте ударной волны рассчитывается по формуле:
,где: ΔРф - избыточное давление, кПа;
qэ - тротиловый эквивалент взрыва (qэ = 0,5q, q - мощность взрыва, кг);
R - расстояние от центра взрыва, м.
- Давление скоростного напора - это динамическая нагрузка, создаваемая потоком воздуха; скоростной напор Рек зависит от скорости и плотности воздуха.
,где V - скорость частиц воздуха за фронтом ударной волны, м/с;
ρ - плотность воздуха, кг/куб.м.
-Длительность фазы сжатия, то есть время действия повышенного давления.
τ = 0,001 q1/6 R1/2,
где R в метрах, q в килограммах и τ - в секундах.
Ударная волна в воде отличается от воздушной тем, что на одних и тех же расстояниях давление во фронте ударной волны в воде гораздо больше, чем в воздухе, а время действия меньше. Волны сжатия в грунте в отличие от ударной волны в воздухе характеризуются менее резким увеличением давления во фронте волны и более медленным ослаблением за фронтом.
Ударная волна может нанести человеку травматические поражения и быть причиной его гибели. Поражение может быть непосредственным или косвенным. Непосредственное поражение возникает от действия избыточного давления и скоростного напора воздуха. Ударная волна подвергает человека сильному сжатию в течение нескольких секунд. Скоростной напор может привести к перемещению тела в пространстве. Косвенное поражение человека может быть результатом ударов обломков, летящих с большой скоростью.
Характер и степень поражения человека зависят от мощности и вида взрыва, расстояния, а также от места нахождения и положения человека. Крайне тяжелые контузии и травмы возникают при избыточном давлении более 100 кПа (1 кгс/кв.см): разрывы внутренних органов, переломы гостей, внутренние кровотечения и т.п. При избыточных давлениях от 60 до 100 кПа (от 0,6 до 1 кгс/кв.см) имеют место тяжелые контузии и травмы: потеря сознания, переломы костей, кровотечение из носа и ушей, возможны повреждения внутренних органов. Средней тяжести поражения возникают при избыточном давлении 40-60 кПа (0,4-0,6 кгс/кв.см): вывихи, повреждения органов слуха и т.п. И легкие поражения при давлении , 20-40 кПа (0,2-0,4 кгс/кв.см). Ударная волна оказывает механическое воздействие на здания, сооружения, может вызвать их разрушение. Здания с металлическим каркасом получают средние разрушения при 20-40 кПа и полные при 60-80 кПа, здания кирпичные при 10-20 кПа и 30-40, здания деревянные при 10 и 20 кПа.
При ядерном взрыве в атмосфере примерно 50% энергии взрыва расходуется на образование ударной волны. В зоне реакции давление достигает миллиардов атмосфер (до 10 млрд. Па). Воздушная ударная волна ядерного взрыва средней мощности проходит 1000 м за 1,4 с, а 5000 за 12 С. Избыточное давление во фронте ударной волны составляет на расстоянии от взрыва 2,2 км 100 кПа (1 кгс/кв.см), 5,3 км 30 кПа (0,3 кгс/кв.см).
4. Защитное заземление
Общие сведения
Существуют следующие способы защиты, применяемые отдельно или в сочетании друг с другом: защитное заземление, зануление, защитное отключение, электрическое разделение сетей разного напряжения, применение малого напряжения, изоляция токоведущих частей, выравнивание потенциалов.
В электроустановках (ЭУ) напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью и в ЭУ постоянного тока с изолированной средней точкой применяют защитное заземление в сочетании с контролем изоляции или защитное отключение.
В этих электроустановках сеть напряжением до 1000 В, связанную с сетью напряжением выше 1000 В через трансформатор, защищают от появления в этой сети высокого напряжения при повреждении изоляции между обмотками низшего и высшего напряжения пробивным предохранителем, который может быть установлен в каждой фазе на стороне низшего напряжения трансформатора.
В электроустановках напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью или заземленной средней точкой в ЭУ постоянного тока применяется зануление или защитное отключение. В этих ЭУ заземление корпусов электроприемников без их заземления запрещается.
Защитное отключение применяется в качестве основного или дополнительного способа защиты в случае, если не может быть обеспечена безопасность применением защитного заземления или зануления или их применение вызывает трудности.
При невозможности применения защитного заземления, зануления или защитного отключения допускается обслуживание ЭУ с изолирующих площадок.
Защитное заземление
Заземлением называется соединение с землей нетоковедущих металлических частей электрооборудования через металлические детали, закладываемые в землю и называемые заземлителями, и детали, прокладываемые между заземлителями и корпусами электрооборудования, называемые заземляющими проводниками. Проводники и заземлители обычно делаются из низкоуглеродистой стали, называемой в просторечии железом.
Заземлители в виде штырей, вбиваемых в землю, называются электродами, и могут быть одиночными или групповыми. Заземлитель имеет характеристики, обусловленные стеканием по нему тока в землю. К характеристикам заземлителя относятся:
- напряжение на заземлителе;
- изменение потенциалов точек в земле вокруг заземлителя в зависимости от их расстояния от заземлителя в зоне растекания тока — вид потенциальной кривой;
- вид линий равного потенциала — эквипотенциальных линий на поверхности земли;
- сопротивление заземляющего устройства;
- напряжения прикосновения и шага.
На рис. 4.8 показана схема простого заземлителя в виде стержня или трубы, забиваемых в землю и вид потенциальных кривых и эквипотенциальных линий.
При расстоянии менее 40 м между одиночными заземлителями в групповом заземлителе их зоны растекания накладываются друг на друга, и получается одна зона растекания группового заземлителя, которой соответствует своя потенциальная кривая.
5. Организация работ по ликвидации ЧС (общие положения)
Ликвидация чрезвычайной ситуации заключается в проведении в зоне чрезвычайной ситуации и в прилегающих к ней районах соответствующими силами и средствами разведки и неотложных работ, а также организация жизнеобеспечения пострадавшего населения и личного состава этих сил.
Ликвидация чрезвычайных ситуаций осуществляется силами и средствами организаций, органов местного самоуправления, органов исполнительной власти субъектов РФ, на территориях которых сложилась ЧС. При недостаточности вышеуказанных сил и средств привлекаются силы и средства федерального подчинения, в том числе регионального формирования.
Аварийно-спасательные работы в чрезвычайной ситуации включают в себя работы в зоне чрезвычайной ситуации по локализации и тушению пожаров, аварийному отключению источников поступления жидкого топлива, газа, электроэнергии и воды в очаг поражения, по поиску и спасению людей, оказанию пораженным первой медицинской помощи и их эвакуации в случае необходимости в загородные зоны.
Неотложными работами в чрезвычайной ситуации являются первоочередные работы в зоне чрезвычайной ситуации по устранению или снижению степени опасности от воздействия поражающих факторов, затрудняющих поиск и спасение пострадавших, аварийно-спасательные и аварийно-восстановительные работы на объектах жизнеобеспечения населения, а также работы по оказанию экстренной медицинской помощи, проведению санитарно-противоэпидемических мероприятий и обеспечению охраны общественного порядка в зоне чрезвычайной ситуации.