Примеры решения задач

Задача 6.1

Найти радиус зон возникновения пожаров от наземного ядерного взрыва мощностью 1 Мт, при котором избыточное давление со­ставит 10–30 кПа. Воздух очень прозрачен (видимость до 50 км), лето.

Решение

1. По табл. 6.9 определяется значение светового импульса, до­статочное для воспламенения:

кДж/м²

домов жилых, деревянных 420

производственного мусора, ветоши 168

хвойных лесов 400

созревших посевов 130

2. Согласно табл. 6.10 ожоги первой степени возникают при значении светового импульса:

кДж/м²

открытых участков кожи 190

то же под летней одеждой 380

то же под зимней одеждой 760

3. По табл. 6.11 определяются расстояния от центра взрыва, на которых могут возникнуть пожары (см. примечание 3):

км

домов жилых, деревянных 10,8

производственного мусора, ветоши 19,1

хвойных лесов 10,9

созревших посевов 21,3

4. По табл. 6.11 определяются расстояния, на которых люди получат ожоги первой степени:

км

открытых участков кожи 12,9

то же под летней одеждой 8,0

то же под зимней одеждой 6,9

Таблица 6.9

Воздействие светового импульса на материалы

Материал, элемент строения	Значения светового импульса, вызывающие воспламенение, кДж/м2
Доски сосновые, еловые	504–672
Доски, окрашенные в светлые тона	1680–1890
Доски, окрашенные в темные тона	252–420
Брезент палаточный	402–504
Бязь белая	504–756
Ткань темного цвета	252–420
Кровля мягкая (толь, рубероид)	588–840
Солома, сено, стружка	336–504
Бумага белая	336–420
Резина автомобильная, краска	252–420
Двери, рамы, шторы зданий	252–420
Дома жилые, деревянные	420–672
Производственный мусор, ветошь	168–252
Хвойные леса	400–420
Хлеб на корню	126–168

Таблица 6.10

Значения светового импульса, вызывающего ожоги открытых участков кожи, кДж/м²

Степень ожога	Мощность взрыва, кт
	1	10	100	1000
I II III	100 160 320	130 240 360	160 280 440	190 300 480

Примечание. Степень ожога участка кожи под одеждой происходит летом при световом импульсе в 2 раза большем, зимой – в 4 раза.

Таблица 6.11

Расстояния до центра взрыва, км, при различных мощностях ядерного боеприпаса и значениях световых импульсов

Мощность, кт	Световые импульсы, кДж/м2
	4200	2900	1700	1200	800	600	400	320	200	100
1
5
10
50
100
200
300
500
1000
5000
10 000

Примечания.

1. В числителе приведены расстояния для воздушного взрыва, в знаме­нателе – для наземного.

2. Расстояния даны для условий: слабая дымка, видимость 10 км.

3. Для других условий следует выводить коэффициенты: воздух очень прозрачен, видимость до 50 км – 1,4; средняя прозрачность, видимость до 5км – 0,5; очень сильная дымка, туман, видимость до 1 км – 0,2.

4. Для зимы эти расстояния нужно уменьшить в 2 раза.

Задача 6.2

Рабочий поселок завода оказался в зоне воздействия светового импульса 800 кДж/м² без разрушения построек. Основная масса построек – одноэтажные дома IV–V степени ог­нестой­кости. Имеются трехэтажные здания III степени огне­стой­кости. Определить время охвата огнем этих построек.

Решение

1. По табл. 6.9, зная значение светового импульса, находим оча­ги воспламенения среди элементов рабочего поселка: заборы, мягкую кровлю, солому, двери, рамы, шторы, хлеб на корню.

2. По табл. 6.12 время охвата одноэтажных деревянных домов составит 30 мин, а трехэтажных зданий III степени огнестойкости – 80 мин.

Таблица 6.12

Время охвата огнем здания без учета величины его разрушения, мин

Степень огнестойкости здания	Этажность
	1	2	3	4	5 и более
I,II	60	85	100	110	120
III	40	60	80	90	90
IV,V	30	60	–	–	–

Примечания.

1. Время охвата огнем здания с учетом степени его разрушения оп­ре­деляется формулой

, (6.6)

где То –	время охвата огнем здания (табл. 6.12);
 –	коэффициент, учитывающий степень разрушения зда­ния, (опре­деляется по формуле):

γ = R_ip/R_p,

здесь Rip –	расстояние от границы зоны полных разрушений до геометри­ческого центра рассматриваемого участка застройки;
Rp –	расстояние от границы зоны полных разрушений до внешней границы зоны слабых разрушений.

2. Время развития сплошных пожаров по участку застройки определяется по формуле

Т_разв= ,

где Кз –	коэффициент, учитывающий плотность пожара на участке;
L –	длина участка застройки в направлении приземного ветра, м;
vз –	линейная скорость распространения сплошного пожара, м/мин.

Задача 6.3

Для условий предыдущей задачи определить время развития сплошного пожара по участку застройки длиной 900 м, если коэф­фициент плотности пожара К_з=0,3, линейная скорость распрост­ра­нения пожара v_з =0,5 м/мин. Коэффициент, учиты­вающий степень разрушения строений,  =3,2.

Решение

1. Время охвата огнем находящихся на участке застройки одноэтажных деревянных домов определяется по табл. 6.12, примечание 1: Т_охв=Т_о·γ = 303,2 = 96 мин = 1 ч 36 мин. Здесь Т_о= =30 мин – определено при решении задачи 6.2.

2. Одноэтажные деревянные дома являются основной причиной возникновения сплошного пожара на участке застройки, если не будут своевременно приняты соответствующие меры противопо­жар­ного воздействия.

3. Время развития сплошного пожара на данном участке можно рассчитать по табл. 6.12, примечание 2:

Т_раз=К₃L/v_з = 0,3900/0,5=540 мин = 9 ч.

Задача 6.4

На складе отходов деревообрабатывающего цеха (открытая пло­щадка размером 30  14 м) возник пожар. Всего на складе было 50 м³ отходов древесины при влажности 10 %. Произвести оценку пожарной обстановки.

Решение

1. Пожарная опасность данного склада относится к первому ви­ду пожарной нагрузки, то есть загоранию твердых материалов. Это характеризуется показателем пожарной опасности К₁ (табл. 6.13):

К₁= 0,049 + Х₁ + Х₂ + Х₃, где составляющие:

Х₁ – зависит от площади пожара (табл. 6.14);

Х₂ – характеризует архитектурно-планировочные особенности застройки и огнестойкость мест хранения (табл. 6.15);

Х₃ – показатель, зависящий от удельной пожарной нагрузки (табл. 6.16).

2. Расчет удельной пожарной нагрузки выполняется по формуле

Р_пн=Р_пост+Р_пер, (6.9)

где Рпост –	количество тепла, приходящегося на 1 м2 площади го­рения, от всех способных гореть материалов, которые входят в состав строительной конструкции;
Рпер –	количество тепла, приходящегося на 1 м2 площади горения, от всех способных гореть материалов, исполь­зованных в оборудовании, сырье, готовой продукции.

Таблица 6.13

Оценка пожарной обстановки

Параметр	Показатель пожарной обстановки К
	До 0,35	0,36–0,50	0,51–1,00
Категория пожара	1	2	3
Пожарная нагрузка для твер­дых го­рючих материалов (К1=0,049+Х1+Х2+Х3): – количество единиц основ­ной по­жар­ной техники,	2–3	3–5	5–7
– вид и удельный расход ог­­нетушащего средства, л/м,2	Вода 64–150	Вода 116–270	Вода 150–270
– время тушения, ч	до 1	2,0–4,5	3–7
Пожарная нагрузка для ЛВГЖ (жидкие материалы) (К=0,099+Х1+Х2+Х3): – количество единиц основ­ной пожарной техники, – вид и удельный расход ог­не­тушащего средства, л/м2 , – время тушения, ч	3–5 Пена 80–130 1–2,5	4–7 Пена 145–230 1,5–2,5	20–28 Пена 145–230 12–18

Таблица 6.14

Показатель Х₁, характеризующий возможную площадь пожара

Площадь S, м2	Х1
До 100	0,028
101–250	0,055
250–500	0,082
500–1000	0,110
1000–3000	0,138
3000–10000	0,165
10000–30000	0,192
Свыше 30000	0,220

Примечание. Для твердых горючих материалов

S=S_эn, (6.7)

где Sэ –	площадь одного этажа (здания в плане);
n –	число этажей.

Для ЛВГЖ

S=S_m  S_p , (6.8)

где Sm –	площадь обваловки;
Sp –	площадь свободного разлива ЛВГЖ.

Таблица 6.15

Показатель Х₂, характеризующий огнестойкость и архитектурно-планировочные особенности застройки

Характеристика	Х2
Строения I и II степени огнестойкости, то есть их ос­новные конструкции, выполненные из несгораемых материалов	0,09
Строения III степени огнестойкости, то есть с ка­менными стенами и деревянными оштукатуренными перекрытиями. Строения, имеющие несгораемые ог­раждения, с пределом огнестойкости более 30 мин	0,18
Строения IV, V степени огнестойкости, то есть де­ре­вянные или деревянные оштукатуренные. Строе­ния, имеющие несгораемые ограждения. Открытые пло­щадки, открытые склады, подземные резервуары с ЛВГЖ	0,27

Таблица 6.16

Показатель Х₃, характеризующий удельную пожарную нагрузку

Удельная пожарная нагрузка, МДж/м2	Х3
До 330	0,072
330–825	0,145
825–2500	0,217
2500–5800	0,290
Свыше 5800	0,362

Удельная пожарная нагрузка определяется по формуле

, (6.10)

где Mi –	масса материала с соответствующей теплотворной спо­собностью, кг;
Qi –	количество тепла, выделяемого при сгорании 1 кг этого материала, МДж/кг;
S –	площадь пожара (в многоэтажных зданиях умножить на число этажей, охваченных пожаром), м2;
n –	количество видов горючих материалов.

Если горючие материалы учитываются в кубических метрах (древесина, графит), то используется зависимость

M_i=ρ_i V_i , (6.11)

где ρi –	плотность, кг/м3,
Vi –	объем этого материала, м.3

3. Х₁ = 0,082 (табл. 6.14, так как площадь пожара равна 3014=420 м²).

4. Х₂ = 0,27 (табл. 6.15, так как склад – открытая площадка).

5. Так как склад – открытая площадка и Р_пост = 0, то по табл. 6.16 находим, что удельная пожарная нагрузка:

Р_пн = Р_пер = ρVQ/S. (6.12)

Р_пер = 6005016,5/420 = 1179 МДж/м².

6. Зная удельную пожарную нагрузку, по табл. 6.16 можно определить составляющую Х₃ = 0,217.

7. По табл. 6.13 производится оценка пожарной обстановки по показателю К₁ = 0,049+0,082+0,27+0,217=0,618. Следовательно:

– категория пожара – «3»;

– вид используемого огнетушащего вещества – вода;

– необходимое количество единиц пожарной техники – не менее 5;

– требуемый удельный расход воды – не менее 150 л/м²;

– при этом время тушения пожара – не менее 3 ч.

8. Производительность пожарной машины – 30 л/с. Для ту­шения пожара необходимо обеспечить общий расход воды не менее М=305360 60 =1620 т. Считая, что за одну заправку машина берет 5 т воды, получаем, что требуется выполнить 324 заправки машин водой.

9. Руководитель тушения пожара определяет:

– направления и участки интенсивного распространения огня;

– рубежи локализации пожара;

– обстановку на подходах к горящему объекту;

– наличие угрозы людям и соседним объектам;

– состояние имеющихся водоисточников;

– целесообразность подведения водовода к месту пожара;

– достаточность привлеченных к тушению огня сил и средств;

– задачи каждому подразделению на тушение пожара.

Задача 6.5

На складе ГСМ (открытая площадка, две цистерны с бензином по 60 т) возник пожар с разрушением емкостей и разливом бензина на площади 1600 м². Оценить пожарную обстановку.

Решение

1. По табл. 6.13 определяется показатель пожарной обстановки для жидких материалов К₂=0,099+Х₂+Х₃. Характеристика со­ставляю­щих дана в предыдущей задаче.

2. Х₁=0,138 (табл. 6.14, так как площадь пожара составляет 1600 м²).

3. Х₂=0,27 (открытая площадка) (табл. 6.15).

4. Удельная пожарная нагрузка: Р_пн=Р_пер=1210⁴43,6/1600 = =3270 МДж/м² (табл.6.17).

5. По табл. 6.16 определяется составляющая Х₃=0,29.

6. По табл. 6.13 можно произвести оценку пожарной обстановки при К₂=0,099+0,138+0,27+0,29=0,797. Получаем следующее:

– категория пожара – «3»;

– вид необходимого огнетушащего вещества – пена;

– требуемое количество единиц пожарной техники – 25;

– необходимый удельный расход пены – 200 л/м²;

– время тушения пожара – примерно 15 ч.

7. По табл. 6.18 можно оценить величину радиуса смертельного поражения: около 139 м.

Таблица 6.17

Количество тепла Q и плотность горючего материала

Горючий материал	Q, МДж/кг	, кг/м3
1	2	3
Ацетон	31	792
Бензин	43,6	750
Бензол	40,8	879
1	2	3
Битум	42	–
Бумага	13,4	980
Графит	–	2100
Древесина при влаж­ности: – 10 % – 20 % – 30 %	16,5 14,5 12,3	600 – –
Керосин	43,2	810
Лак ХВЛ–21	35	830
Нитроэмаль НЦ–25	32,1	840
Нефть	39	850
Пробка	11,3	250
Полиэтилен	47,1	–
Резина	33,5	–
Уайт-спирит	45,7	790

Примечание. Для групп одноименных материалов в таблице даны средние значения. Например, плотность сухих: березы – 700 кг/м³; дуба – 800 кг/м³; сосны, ели – 500 кг/м³; ясеня – 700 кг/м³, а указано среднее значение для смеси сухих деревьев разных пород.

Таблица 6.18

Прогнозирование потенциальной опасности ОЭ при взрыве ТВС. Мгновенное разрушение резервуара хранения

Q(т)	Среднее число погибших при плотности населения, тыс. чел./км2										Радиус смертельного поражения, м
	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0	4,0
0,1	0	0	0	1	1	1	1	2	2	3	14
0,5	0	1	1	1	2	3	4	5	6	8	24
1,0	1	1	1	2	3	5	6	8	9	12	30
3,0	1	2	4	5	6	9	12	16	19	25	43
5,0	2	4	5	7	9	13	18	22	26	35	51
10,0	3	6	8	11	14	21	28	35	42	56	65
15,0	4	7	11	15	18	27	36	46	55	73	74
25,0	5	10	15	20	26	38	51	64	77	102	88
50,0	8	16	24	32	41	61	81	102	122	162	110
100,0	13	26	39	52	64	97	129	161	193	258	139